第六节探究功与速度变化的关系

高一物理教案第七章机械能守恒定律鄂尔多斯一中物理组：赵春光57第六节探究功与速度变化的关系[教学目标]知识与技能1、知道根据实验数据探究功与速度变化关系的思维方法，了解本节内容探究的原理及操作技巧；2、会用W-v及W-v2图象来处理问题；3、知道功与物体速度的变化关系。过程与方法1、通过探究功与物体速率变化的规律，感知功与物体速度变化的关系；2、通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法；情感态度与价值观通过探究活动，激发学生乐于探索自然规律的情感与兴趣。[教学重点]：探究功与速度变化关系的思维方法，探究的原理及操作技巧[教学难点]：用W-v及W-v2图象来处理问题[课型]：新授课[教学方法]：讲授、练习相结合[教学互动过程]：复习：什么是功？什么是能？重力做功与重力势能变化的关系是什么？什么是弹性势能？弹力做功与弹性势能变化的关系是什么？功与能的关系如何？引课：我们初中还讲过动能，知道动能是物体由于运动而具有的能，而且动能与物体的质量和速度有关，但它们是什么关系，初中并没有介绍，我们在今后两节里将学习动能的有关知识。我们这一节课就来探究功与速度变化的关系的有关知识。一、探究思路与方法1、目的：通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化产关系。2、器材：木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等。3、探究思路：如图7-24所示，⑴设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。⑵由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3、……。⑶以橡皮筋对小车做的功为纵坐标（以第一次实验时的功W为单位），小车获得的速度为横坐标，作出W-v图。⑷如果W-v曲线是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可着手考虑是否存在下列关系：W∝v2；W∝v3；W∝v、……。⑸根据W-v草图大致判断两个量可能是什么关系。如果认为很可能是W∝v2，就作出W-v2曲线，如果这条曲线是一条直线，就可以证明你的判断是正确的。4、注意事项：⑴当用2条、3条、……同样的橡皮筋进行第2次、第3次、……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持和第一次一致，以保证第2次、第3次、……橡皮筋的功是2W、3W、……。⑵为了减小小车在运动中因受到阻力而带来的误差，可以使木板略微倾斜，打点计时器图7-24高一物理教案第七章机械能守恒定律鄂尔多斯一中物理组：赵春光58以平衡阻力。⑶在用纸带确定由于橡皮筋做功而使小车获得的速度时，应该是橡皮筋恢复形变以后的速度，所以在纸带上应选用那些间距较大，且相对均匀的点来确定小车的速度。二、数据处理1、用计算法处理实验数据在确定了橡皮筋对小车所做的功并测出了小车获得的速度后，如果作出W-v曲线曲线不是一条直线，可以采用计算的方法，即根据测得的程度分别按W∝v2；W∝v3；W∝v、……算出相应的功的值，实际测得的速度与哪一种最接近，它们之间就具有哪一种关系。2、用图象法处理实验数据我们也可根据实验测得的数据，分别作出W∝v曲线、W∝v2曲线、W∝v3曲线……如果哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线，功是哪一种正比关系。用图象处理数据，要比计算法更简捷而直观。3、结论：无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的平方成正比的结论，即W∝v2。练习：（课时作业第81页第1题）关于探究功与物体速度变化关系的实验中，下列叙述中正确的是（）A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值；B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致；C．放小车的长木板应该发行量使其水平；D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出。答案：D。练习：（课时作业第81页第2题）在探究功与物体速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图7-25所示的纸带，这条纸带上的点中间较疏，两端较密，出现这种情况的原因可能是（）A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能；B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能；C．弹性势能可以与其他形式的能相互转化；D．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳。答案：CD。练习：（课时作业第81页第3题）在“探究功与速度变化的关系”实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少，只需测出每次实验时橡皮筋对小车做的功的第一次实验的多少倍即可，使用的方法是（）A．用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s、2s、3s……，进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……；B．让小车通过相同的距离，第1次力为F，第2次力为2F，第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……；C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……；D．利用弹簧测力计测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离，便可求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……。图7-25高一物理教案第七章机械能守恒定律鄂尔多斯一中物理组：赵春光59答案：C。练习：（课时作业第81页第4题）在“探究物体做功与物体速度变化的关系”实验中，给出了如图7-26所示的实验器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板表面滑行，实验方案如下：（设交流电的频率为50Hz）⑴为了消除摩擦力的影响，应该采取的措施是：__________________________________________________________________________________。⑵分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验（每次实验保持橡皮筋拉伸的长度相同）。把第一次实验时橡皮筋对小车做的功计为W；⑶利用打点计时器和纸带测出由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度。如图7-27所示为其中四次实验打出的纸带的效果。⑷是根据第项中的信息，填写下表。次数做功小车速度(m/s)速度平方(m/s2)从图表中的数据可以得到的结论：_____________________________________________________________________________________________。答案：⑴将木板固定打点计时器的一端适当垫高，启动打点计时器，使小车缓慢匀速运动，平衡摩擦力。⑷橡皮筋对小车做功与小速度的平方成正比。[课堂小结]：[板书设计]第六节探究功与速度变化的关系一、探究思路与方法1、目的：通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化产关系。2、器材：木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等。3、探究思路：4、注意事项：二、数据处理1、用计算法处理实验数据2、用图象法处理实验数据3、结论：物体做的功与物体速度的平方成正比，即W∝v2。[作业]课时作业第83～84页练习题（12道题）[课后反思]：次数1234做功W2W3W4W小车速度(m/s)1.001.4151.732.00速度平方(m/s2)1.02.03.04.0打点计时器图7-26图7-27第2次cm2.102.702.832.832.832.83第1次cm1.501.602.002.002.002.00第4次cm3.503.804.004.004.004.00第3次cm2.603.203.463.463.463.46