探究功与物体速度变化的关系
教学目标
（一）知识与技能
1、理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和数据处理，能够自主设计实验。
2、复习巩固纸带上某点速度的计算方法。
3、利用物理图象探究功与物体速度变化的方法。
（二）过程与方法
1、经历用实验方法得出功与物体速度的变化关系的过程。
2、能独立进行实验操作，会采集实验数据，并能够对实验数据进行分析与处理，寻找与的关系。
（三）情感、态度与价值观
1、让学生经历自主探究、合作学习的情感体验，体会学习的快乐，激发学习的兴趣。
2、通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。
教学重点
探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。
教学难点
实验数据的处理方法――图象法。
教材分析：引入本节的目的在于给学生增加探究与体验的机会，提高理论联系实际的水平，为下一节动能和动能定理的理论推导奠定了认识基础，通过本节内容的教学，也可以促使学生在学习动能定理后比较深刻地认识到动能定理不仅在恒力做功的条件下成立，在变力做功的情况下也成立。
学生分析：从学生已有的知识结构来看，通过前几节的教学，学生已经建立了重力势能，弹性势能的概念，知道了重力做功、弹力做功与重力势能、弹性势能之间的关系。这节课主要让学生亲身经历实验探究的过程，增加探究与体验的机会，为下节课作准备。
教学过程
一、引入新课
1、前面几节课我们已经研究了重力做功与重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式。也探究了弹力做功与弹性势能的关系，并且由此也可以确立弹性势能的表达式。那么功与物体动能有什么关系？我们知道物体的动能和速度有关，我们还不能马上研究力对物体做的功和动能的关系，我们先来研究力对物体做的功和速度变化的关系。请同学们观看大屏幕。
可见力对物体做功的同时，物体的速度也发生了变化。这节课我们就来定量探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
二、进行新课??
展示学生提出的不同实验方案
归纳“探究力对物体做功和速度变化的关系”的实验方案
①功的测量：位移相同,力不同→橡皮筋法；力相同,位移不同→重力法
②速度测量：打点计时器；
探究橡皮筋对小车做功与小车速度变化的关系
实验中我们的研究对象是小车，探究的是橡皮筋对小车做的功与小车的速度变化关系
1、课件展示实验图、实验器材
2、学生小组内讨论选代表简述实验的步骤
（师生互动）课件展示问题：
(1)小车运动过程中受几个力？为使橡皮筋的拉力充当合力，其他力应怎样处理？
（重力、支持力、摩擦力、橡皮条的弹力；将其他力平衡掉。引导学生思考平衡摩擦力的方法）
(2)实验中，是什么力对小车做功？小车做什么性质的运动？初速度是多少，末速度如何求？
（引导学生回答：橡皮条的弹力做功；先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速运动；初速设为零，末速可通过处理纸带求得）
（3） 探究过程中，我们能否测出橡皮筋做功的具体数值？那我们如何对橡皮筋做功的进行测量？
（用几根相同的橡皮筋进行测量，第一次用一根橡皮筋去拉小车，第二次用两根橡皮筋并联去拉小车，每次橡皮筋的形变量相同，则橡皮筋对小车做功可以用倍数来表示；同理只要每次拉橡皮筋的起点相同，橡皮筋对小车做功就可以用1W、2W、3W…来表示了。）
（4）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用哪些点距来计算小车的速度？为什么？
（提示：橡皮筋对小车在哪个阶段做功？选择点距均匀的点进行实验数据的采集。）
（5）如何处理实验数据，得到橡皮筋对小车做功与速度变化的关系？利用表格展示功与速度、速度的平方的关系。
?
橡皮筋做的功
小车获得的速度vn（m/s）
小车速度的平方vn2（m/s）2
1
W
?
?
2
?
?
?
3
?
?
?
4
?
?
?
问题：根据测出的数据，怎样预测功与速度的关系？用图象法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观？
学生：思考老师提出的问题，并在坐标纸上建立坐标系，先作出W－v曲线，再作W－v2曲线，寻找功与速度的关系。
3、注意事项：根据实验过程思考。
(1)如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何验证？
（让木板有一个微小的倾角；使重力沿斜面向下的分力等于阻力；轻推小车使之匀速运动。）
(2)如何做到每根橡皮条的功都相等？
（使橡皮条完全相同，且伸长量也一样。）
(3)思考纸带上打点的分布情况，如何计算末速度？
（打点之间的距离先增大后不变，通过不变的点间距求末速度。）
(4)如何通过图像处理数据？
（将图像做成直线，有利于判断物理量间的关系）
4、?思考分析本探究实验中误差的主要来源，如何减小误差？
本探究实验的误差主要来源于以下三个方面：
橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比；
小车受力为0的位置，不一定在设定点；
由于小车不受拉力的位置不一定在设定点，这就使拉力功W与橡皮筋的条数不成正比，而作图象时纵坐标的单位长度依然将功与橡皮筋的条数按正比关系取值，这样使作出的W、v各对应点的分布与函数图象发生偏离。
展示其他实验方案
教师引导学生展示实验方案的基本原理，基本步骤，注意事项等。并师生互动完成课堂互动案上的问题。
三、课堂总结、点评
让学生概括总结本节的内容。培养学生概括总结能力。
四、实例探究
[例1]用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：
1、适当垫高木板是为了
2、通过纸带求小车速度时，应使用纸带的 （填“全部”、“前面部分”或“后面部分”。
3、若实验做了n此，所用橡皮条分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为V1、V2…Vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出W-V2图线是一条过原点的直线，这说明W与V2的关系是，
[例2] 如图所示，小车的运动情况可描述为、之间为_______运动，、之间为_______运动。
五、课堂检测
1、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是
A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求
B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力
C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的
D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的
2、、为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,
（1）应选哪些点间距进行测量？
（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？
. . . . . . . .
A B C D E F G
3、如何做到每根橡皮条的功都相等？
课后作业
1、理论推导功与速度变化的关系
2、课时作业
探究功与物体速度变化的关系
单 位：桓台二中
姓 名：付 学 娇
联系电话：15269358291
测评练习
班级 姓名
1、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是
A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求
B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力
C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的
D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的
2、、为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,
（1）应选哪些点间距进行测量？
（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？
. . . . . . . .
A B C D E F G
3、如何做到每根橡皮条的功都相等？
课件36张PPT。实验：探究功与速度变化的关系 学习目的：
1、理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和数据处理，能够自主设计实验。
2、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
3、利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。
思考力引起了物体动能的改变 力对物体做了功探究功与动能的关系 物体的动能与它的速度是密切相关
速度的变化又与它的受力有关
所以，我们首先来探究：
力对物体做功与物体速度变化的关系实验方案设计明确实验目的探究功与速度变化的关系实验目的：实验仪器打点计时器、小车、长木板、纸带、
橡皮条、刻度尺参考实验步骤1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力
2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。
3、换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。
4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计为W，第2次，第3次……计为2W，3W ……
5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，v，v2（或其它）为横坐标作图。探 究的 思 路1、测量橡皮筋对小车做的功W
2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v
3、数据处理，寻找W与v的关系
1、测量橡皮筋对小车做的功W 问题b：能否测量出橡皮条做功的具体数值？ F为变力，做的功很难测量。 问题a：橡皮筋对小车在哪个阶段做功？橡皮筋有形变时问题d：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？ 相同问题c：探究过程中，我们如何对橡皮筋
做的功进行测量？ 措施： 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为
W、2W、3W……
2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v问题a：小车的运动性质是什么？先做加速运动，后作匀速运动。问题b：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用那些点来计算小车的速度？ 为什么？取点迹清晰且间距均匀的部分3、数据处理，寻找W与v的关系实验操作注意事项：
（2）每次实验小车都要从同一位置由
静止开始运动；
（3）橡皮筋的拉伸长度要适度；（1）适度平衡小车受到的摩擦力；该实验的优缺点：优点：该实验方法巧妙地避开了功的计算，直接确定了橡皮筋拉力对小车所做功的倍数关系。设计思路充分体现了探究的精神。缺点：“橡皮筋的长度、粗细不一；橡皮条条数多时很难从纸带上找到点迹均匀的点；实验误差较大。 思考：若给出以下实验装置，你能利用本实验装置研究功与速度变化间的关系吗？请说说你的设想。 ？基本步骤 (1)如图所示，把打点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。 (2)将纸带穿过电火花记时器或打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸带。 (3)先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。 (4)重复几次，得到3～5条纸带。 (5)在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3……，并用刻度尺依次测出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、……时下落的高度h1、h2、h3……。 (6)应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法 ，计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……。 (7)把得到的数据记入表格里，并计算从O点到各点对应的重力做的功mgh。实验结论：力对原来静止的物体做的功与
物体获得的速度的平方成正比[例1]用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：典型例题1、适当垫高木板是为了
2、通过纸带求小车速度时，应使用纸带的
（填“全部”、“前面部分”
或“后面部分”)。
3、若实验做了n此，所用橡皮条分别为1根、
2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别
为V1、V2…Vn，用W表示橡皮条对小车所做
的功，作出W-V2图线是一条过原点的直线，
这说明W与V2的关系是，平衡摩擦后面部分功正比于速度的平方[例2] 如图所示，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况,小车的运动情况可描述
为AB之间为 运动 ，
CD之间为 运动 。 加速运动匀速运动通过这节课你学到了什么？1、利用橡皮条的拉力对小车做功探究功与速度变化的关系。2、巧妙地解决了变力做功问题3、利用重力做功探究功与速度变化的关系。
知道可通过不同的实验装置探究功与速度变
化的关系。
自我测评学的好不好，测完就知道作业1、拓展：通过纸带计算任意两点间重力做的功与速度变化的关系。
2、导学提升案
谢谢探究的技巧 小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？使木板稍微倾斜，用重力的分力（下滑力）来平衡小车运动过程中受到的阻力。
操作要点1、把打点计时器固定在长木板上。2、平衡摩擦力3、先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为w，记入表格。4、用两条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为2w，测出小车的速度v2，记入表格。5、用三条、四条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。 6、建立直角坐标系，用纵坐标表示力对物体做的功，用横坐标表示物体的速度或速度的平方，描点、连线，得出结论。
