人教版高一必修2第七章第6节
《实验：探究功与速度变化的关系》教学设计
【课程标准的要求】
1、知道功是能量变化的量度；
2、通过实验，探究做功与物体速度变化、动能变化的关系。理解动能和动能定理,能解释生活和生产中的现象。
【教学目标】
1、领会实验的设计思路、经历探究学习的情感体验过程；
2、知道用一根橡皮筋所做的功为“一个单位的功”；
3、理解小车做匀速运动阶段测量速度比较合理；
4、能进行实验操作，会采集实验数据；
5、理解数据处理时寻找W与V关系的方法。
【教学过程】
【引入】航空母舰上的舰载机要顺利起飞，就必须获得足够的速度、动能。速度越大、动能越大。动能与速度的一次方成正比呢？还是与速度的二次方成正比？或者它们之间有更复杂的函数关系？
对舰载机来说不同的速度对应不同的动能，其定量关系是必须明确的。那如何改变物体的动能呢？
回答：力持续地作用一段位移就能使速度持续地发生变化，做功改变了物体的速度，做功改变了物体的动能。
【播放舰载机起飞视频】思考为什么需要大功率的发动机。
回答：因为起飞距离短，要达到足够的动能，必须施加很大的力。
为此人们不断试验各种做功的方式，有钢索弹射、蒸汽弹射、我们国家正在研制最先进的电磁弹射方式，装配成功后我们的航空母舰将成为强大的军事力量，象这次的马航事件，航母舰队就可以快速反应，来保护我们同胞的权益，保卫国家的主权。
（本部分内容激发学生探究的愿望与热情，使其产生强烈的情感体验。）
【探究的目的与思路】
航母上的核心问题是控制做功与速度的变化，这节课我们就通过实验来初步探究它们之间的定量关系，为探究动能的表达式提供线索。请同学们在实验报告上填写实验目的，思考下列问题：本实验需要测量什么量？如何根据数据直观地得到物理量之间的关系？
回答：需要测量功与速度的变化。
是的，需要测出做功之前的初速度、做功之后的末速度，我们从最简单的情况开始研究，让物体的初速度为0，则末速度v就是速度的变化量。我们需要测出w1对应的v1，w2对应的v2，w3对应的v3等多组数据，如何直观地得到物理量之间的关系？
回答：图像法，建立w-v坐标系，描点连线。
若这些点连起来是一条过原点的直线，则说明它们成正比。如果这些点不在同一条直线上，用什么线把它们连起来？
回答：用平滑的曲线。
在黑板上建立Y-x坐标系，画出一条向上弯的曲线，分析这两个量的关系。
回答：是抛物线，说明y与x2成正比。
还有不同意见吗？
回答：可能与x3 、x4 成正比，还可能与其3/2次方成正比。
那怎么进一步研究？
回答：建立Y- x2坐标系，如果是一条过原点的直线，则说明Y与 x2成正比，如果仍是曲线，需要进一步处理，拟合图线。
这是探究物理量关系的好方法。
【探究方案的设计与选择】
速度如何测量？
回答：打点计时器、光电计时器、频闪照相，都可以比较准确地测出速度的大小。
那可以用什么力对物体做功，怎样表示每次做功的大小？请同学们在实验报告上画出方案草图，5分钟后展示。
展示学生方案，加以指导。学生分析需要控制哪些实验条件，例如利用重物牵引小车的做功方式需要平衡摩擦力，保证m<如果采用橡皮筋做功的方式，需要提示学生橡皮筋拉长后会变细，劲度系数是变的，无法用微元法测出变力的功。可以取一根橡皮条的功为一个单位的功，采用几根橡皮条并联起来使功倍增的方式来表示功、改变功。
倍增法巧妙地避免了功的计算问题，恒力做功的方案也可以用这种方法。
在日常生活中，使力在长时间、长距离上保持不变比较困难，我们日照一中的篮球比赛全国知名，同学们模拟一下投篮球动作，感受变力做功过程。
展示变力做功的图片，引导学生选择有代表性的做功方式进行课堂实验。
【操作与作图的技巧】
观察实验装置，讨论应该控制哪些实验条件。
回答：平衡摩擦力、保证倍增，橡皮条应与轨道平行。
思考：平衡摩擦力后，挂上橡皮条，释放小车，它将做什么运动？ 回答 ：先加速运动再匀速运动，最后减速运动。
应该用哪一个阶段来求橡皮筋做功使它获得的速度？
回答：橡皮条恢复原长时的速度，即匀速直线运动时保持的速度。
速度应该多次测量求平均值。也可以用单位长度表示单位速度以简化作图与计算，但应该注意标上速度的单位。
介绍实验要求：两名同学负责打出5条纸带并标号，另两名同学计算速度填入表格中，包括特殊的（0，0）点共6个点在坐标纸上描点连线。10分钟后关闭电源，展示同学们的图线，现在倒计时开始。
【展示与讨论】
学生展示实验数据及图线
有的组四个人分工合作，分别画出了w-v，w-v2, w-v3,w-v1/2的图像，进行比较，得出了w与v2成正比的结论。
演示利用计算机处理数据的方式。
分析实验数据，讨论图像的含义，指出，即功与物体速度平方的变化量成正比。
【误差与改进】
学生提出除了计算与测量误差，平衡摩擦力也会带来误差，可以用气垫导轨结合光电计时器来进行实验。
【作业】有的组打出了小车加钩码与不加钩码两种情况对应的纸带，请于课下研究功相同的情况下质量与速度的关系，实验与逻辑推理相结合来探究动能的表达式。
【方法与收获】
通过容易量度的功来探究能的表达式是我们一直遵循的思路，例如前两节学习的重力做功与重力势能，弹力做功与弹性势能。高二我们还会利用这种方法来研究电势能、分子势能等能量。
我们这节课还学到了哪些方法?同学们有什么收获？
倍增法：在高二的学习中，库仑想办法使物体的带电量变成原来的1/2、1/4、1/8，与倍增法有异曲同工之妙。
化曲为直的方法：在研究加速度与质量的关系时曾经用到，今后还会多次用到。
同学们只要学好本领，将来就可以为我们国家的航空航海事业做出贡献，我们的物理课堂就像航空母舰，帮助大家从这里起飞，祝愿同学们飞得更高更远！
课件16张PPT。【学习目标】
（1）会根据实验目的来设计实验方案。
（2）会进行实验操作、采集实验数据，经历合作探究的过程。
（3）掌握寻找物理量关系的方法。山东省邹城市第一中学
陈 霞【问题1】需要测量什么量？如何直观地得到物理量之间的关系？
【问题2】怎样改变功的大小、表示功的大小？【问题3】课本上的两个参考案例分别需要控制什么条件？以一根橡皮条所做的功为一个单位的功，采用多根橡皮条并联的倍增法。日照一中是CUBA中国大学生篮球人才培训基地小车经历了几个运动阶段，应该用哪一阶段测速度？【实验要求】两名同学负责打出5条纸带并标号，另两名同学计算速度填入表格中，包括特殊的（0，0）点共6个点在坐标纸上描点连线。10分钟后关闭电源，15分钟后展示同学们的图线。
倍增法利用计算机处理数据力对物体所做的功与速度平方的变化量成正比利用气垫导轨、光电计时器、传感器采集数据面积值：0.00371、探究功相同的情况下质量与速度之间的关系
2、实验与逻辑推理相结合来探究动能的表达式
利用容易量度的功来改变能量，研究功与相关因素变化的关系，是研究能量表达式的好方法。
这节课我们还用到了哪些方法？同学们有什么收获？
祝愿同学们飞得更高、更远！谢谢大家！
感谢同学们的热情参与；欢迎各位专家、老师们批评指正！
下图中同学的操作有哪些问题需要解决？实验中我们不断发现问题、解决问题，
