探究功与物体速度变化的关系.doc

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理论探究和实验探究的结合
--------《人教版高一物理教材》必修2第五章：“机械能及其守恒定律”
第六节：“探究功与物体速度变化的关系”的教学设计
无锡市辅仁高级中学朱炜2005年12月
新课程改革强调发现学习、研究性学习、探究学习。这些学习方式充分体现了学生学习的自主性。即：规律让学生自主发现、方法让学生自主寻找、思路让学生自主探究、问题让学生自主解决。通过研究性、探究学习，让学生在自主学习中探究、在质疑问难中探究、在观察比较中探究、在矛盾冲突中探究、在问题解决中探究、在实践活动中探究。
探究学习中学生的自主与教师的指导的关系要处理好。教师的指导要做到适时、谨慎、有效，以追求真正从探究中有所收获。新课程改革强调一种互动的师生关系，即“学生倾听教师”转位“教师倾听学生”。
基于以上原则，我设计了以下教学过程：
新教材变化很大，在动能定理之前先安排了“探究功与物体速度变化的关系”这一节内容，在探究之后再进一步细细地深入学习其他有关功和能的知识，体现了新教材注重探究方法、强调学习过程的特点，突出了自主学习的重要性和必要性。从本章开始，学生的学习将又上一个新台阶，从过去的牛顿定律和运动学规律的视角来研究物体的运动，过渡到从功和能的观点来研究物体的运动。作为一个探究性的课题，突出学生的主体作用、注重探究思想的渗透，这都将为今后的学习打下基础。
本节教学要求分三方面：一是知识与技能：从实验探究的角度理解和掌握物体速度变化和功的关系。二是过程与方法：让学生通过发现问题、钻研解决办法以及通过理论探究或者实验探究的过程，逐步培养学习思维的能力。三是情感、态度和价值观：通过本节课的学习，培养学生尊重科学、崇尚并追求科学真理的精神。教学中注意培养学生学会打破习惯化的思维模式，学会用新的视角去观察、理解问题。当然还包括学生对电脑或网络的正确认识。本节教学重点是得出功与物体速度变化的关系，探究过程的设计以及活动的开展。难点是如何引导学生开展探究活动，如何让学生学会对自己设计的方案进行评价。
所需要教学主要器材有：充气机、气垫导轨、滑块、、门型挡板、薄铁块、细线、光电门两个、钩砝、电脑、多媒体投影仪、铁架台、纸带、重锤、打点计时器、电源、长木板、木块、垫片等等。
具体教学过程由引入（发现问题）、实验探究（包括思想的建立、目的的明确、方案的设计、对实验方案的评价）以及探究活动后的小结（包括结论小结、方法小结、知识的延伸）三部分组成。
首先看录像片段（汽车加速和减速），提问：从刚才的录像片段中同学们有没有发现什么与我们物理有关的特点？（汽车速度快、汽车质量大、有摩擦力、汽车减速、刹车时的阻力在做功）等等。教师收拢之后说：今天我们就换个视角，从功和能的观点下手，来分析物体的运动。提问：请同学再从功的角度来解释一下汽车加速的问题？（生答）：汽车加速时，在牵引力的作用下行驶了一个段距离（也就是说有外力对汽车做了功），汽车速度发生了变化。提问：那么汽车速度的变化跟牵引力和行驶距离有什么关系呢？
今天我们就来研究这个问题（板书课题）。面对新问题时，一般的探究过程分两种：理论探究和实验探究。今天我们就从实验的角度来探究这个问题。
探究过程（重在设计）
目的：探究动能的变化与功的关系
此时围绕目的，展开讨论，大量提问，发动学生的学习积极性，逐一让学生对同学的设计方案进行评价（教师适当加以指导），有条件的话可以当场用简单的仪器做一下，或者和学生一起预想一下他们的设计方案的结果，活跃课堂气氛。（教师预先准备学生可能提到的实验仪器：铁架台、打点计时器、纸带、重锤、长木板、垫片、小球、木块、刻度尺等等）
可以强调一下我们设计实验方案和创设模型的基本准则：可操作性和准确度高。
（从基本准则出发，自然过渡）
创设模型：用滑块代替汽车，用钩码通过细绳拉着小车做加速运动。介绍器材结构以及工作原理。
物理量的显示：质量-------天平测量
速度-------光电门测遮挡时间，然后根据遮挡的长度和遮挡时间求出瞬时速度。用两个光电门可以测出两个位置的瞬时速度。
力----------合力就是细绳中的拉力，在小车质量比较大的情况下（也就是加速度比较小的情况下），可以用钩码的重力来表示。
滑块在两个位置间的位移--------也就是两个光电门之间的距离。
实验一：让滑块在拉力作用下从静止开始运动，读出从起点到光电门之间的距离，用一个
光电门测时间，保持拉力和滑块质量不变，改变起点到光电门之间的距离，重复三到五次。
请同学完成，教师配合学生的工作，将数据输入excel电子表格。
（数据处理：v=d/tW=Fs）
比较滑块速度与功的关系，通过作图分析，得到结论：Fs正比与v2
在误差允许范围内，物体从静止出发，合外力对物体所做的功与物体速度的平方成正比。