1、2.1動能的改變教案1探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)：1） 實驗探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系，領(lǐng)會科學(xué)探究的過程和探究的主要方法，認(rèn)識動能定理；2） 在探究過程大膽發(fā)表自己對問題的看法，并與他人相互交流討論；3） 科學(xué)探究過程中具有實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點、難點：本片段的重點是：實驗探究恒力做功與動能變化之間的關(guān)系動能定理。難點是：對動能的改變由哪些因素決定的猜想、假設(shè)，探究實驗的設(shè)計。案例設(shè)計：引入：1） 一個物體在什么情況下我們說它具有能量？2） 認(rèn)識動能的意義、動能的表達(dá)式以及動能的單位3） 觀看自然界中能引起強烈震撼的體現(xiàn)動能能量的多媒體視頻音像小片段（如龍

2、卷風(fēng)、雪崩、熱帶風(fēng)暴等，這些資料可上網(wǎng)查載，也可由電視節(jié)目中錄象）說明：這一視頻音像小片段用時約2分鐘即可，主要用以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，并從視頻中認(rèn)識許多自然現(xiàn)象中存在著巨大的動能，且這些動能的大小與質(zhì)量、速度的大小有關(guān)新課教學(xué)：（一）教師通過兩個演示實驗，讓學(xué)生進一步認(rèn)識動能和動能的變化。實驗1 ： 一鉤碼通過拉線經(jīng)定滑輪拉動放在水平軌道上的小車做加速運動。如圖所示提示學(xué)生注意觀察并思考回答下列提問：（1）小車做什么運動？（2）小車在什么牽引下運動？（3）思考小車在經(jīng)軌道上不同位置（事先做好標(biāo)記）位置1與位置2時速度哪個大？（v1與v2哪個速度大）？（4）這一過程小車動能是否變化，如何變化？實

3、驗2 ： 由斜面高處滑下的小車經(jīng)鋪有綢布的水平面提示學(xué)生注意觀察：小車在水平面上的運動情況。提問：（1）小車在水平面上做什么運動？ （2）小車動能如何變化？提問：以實驗1為例：小車從1位置到2位置，這一過程動能的變化如何表述：預(yù)測： Ek2 Ek1 或 （二）、提出問題和對問題的猜想：教師提出問題：上述兩次實驗中物體動能都發(fā)生了變化。同學(xué)們能否根據(jù)剛才對實驗的觀察，以及日常生活的經(jīng)驗，議一下、猜想一下，小車動能的變化及其動能變化的大小與哪些因素有關(guān)呢（讓學(xué)生思考議論23分鐘）學(xué)生以四人為小組來思考討論。先提問：動能變化的大小與哪些因素有關(guān)；（板書或幻燈）說明：這一問題的設(shè)計是科學(xué)探究的猜想、假

4、設(shè)環(huán)節(jié)。培養(yǎng)學(xué)生有依據(jù)、有方向大膽地提出自己的猜想和看法。預(yù)測：學(xué)生提出的一些相關(guān)因素和依據(jù)。（1）動能變化大小與力F有關(guān)，依據(jù) 實驗1中小車在拉力作用下速度變化動能變化 力是改變物體運動狀態(tài)的原因 v變，EK變。（2）動能變化大小與位移S有關(guān)，依據(jù)實驗1中小車在拉力作用下通過位移S越大，它的動能也越大。（3）動能變化大小與時間t有關(guān)，依據(jù)實驗中小車在力作用下經(jīng)過的時間越長，它的動能也改變得越大。（4）動能變化大小與速度v有關(guān)，因為速度變化，物體動能也變化（5）動能變化大小與物體質(zhì)量有關(guān)，因為質(zhì)量越大，動能也越大。教學(xué)中對學(xué)生提出預(yù)測中的（4）、（5）兩因素可做相應(yīng)解釋：首先肯定（4）、（5）

5、兩點的猜想是正確和有益的。而后說明今天我們是研究引起某物體（如實驗中的小車）動能變化以及動能變化大小的原因，而小車的質(zhì)量并不變化。物體（小車）速度變化說明物體動能的變化，而我們要找出動能為什么變化？哪些因素引起動能的變化。對學(xué)生猜想的歸納：物體動能變化的大小主要與三個因素：力F、位移S、時間t有關(guān)。請思考：對學(xué)生提出的各種猜想、假設(shè)，應(yīng)在什么時候給予肯定歸納？對一些不是本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容的猜想或不適宜的猜想應(yīng)在什么時候加以說明剔除。教師進一步提出：動能變化的大小（）與F、S、t這些物理量之間存在著什么樣的關(guān)系；（教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生猜想可能的關(guān)系）預(yù)測：（1）動能變化的大小與F、S的乘積相關(guān)，即F&

6、#183;S （2）動能變化的大小與F、t的乘積相關(guān)，即F·t 說明：這一猜想過程教師應(yīng)向?qū)W生介紹一般情況下如何猜想各物理量之間的關(guān)系。如從數(shù)學(xué)角度講就是從和、差、乘積、正比、反比、二次方、平方根等逐漸從簡單到復(fù)雜。不同物理量之間不能加減。本內(nèi)容中小車受力越大，通過的位移越長，動能增加的也越大，所以引導(dǎo)學(xué)生猜想：動能的變化與F·S乘積相關(guān)。F·t也是如此。通過實驗探究的形式來探討F·S、F·t與動能變化的關(guān)系。幻燈實驗?zāi)康模?、F·S 2、F·t （三）、為分析驗證猜想的正確性，進行實驗設(shè)計：進一步提出問題：要驗證所猜想的各

7、量與動能變化關(guān)系，我們需要測定哪些物理量呢？（學(xué)生思考討論回答）預(yù)測：力F、位移S、時間t、瞬時速度v1、v2小車質(zhì)量M。要測定這些物理量，要驗證上面的猜想，我們都必須設(shè)計一個實驗過程進行探究。應(yīng)如何設(shè)計呢？這一設(shè)計應(yīng)涉及到上述相關(guān)的物理量。教師事先替同學(xué)們準(zhǔn)備了“研究勻變速直線運動”的實驗器材。根據(jù)所提供的實驗器材，學(xué)生小組討論回答教師提出的問題：1、本實驗選擇什么物體作為研究對象？學(xué)生回答：以運動的小車為研究對象。2、利用什么器材，用什么方法分別測量上述6個物理量（F、S、t、M、v1 、v2）。說明：這一問題的提出，從整體上來講，是培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)有的條件下根據(jù)實驗?zāi)康乃伎贾贫▽嶒灧桨浮Ｋ?/p>

8、從分散問題各個擊破的角度出發(fā)，再通過將解決問題的過程聯(lián)系在一起，從而形成整個實驗的方案，達(dá)到“水到渠成”的效果。從各個問題來講，是讓學(xué)生考慮所需要的數(shù)據(jù)怎么獲得，也就是用什么方法收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且在收集數(shù)據(jù)的過程中考慮數(shù)據(jù)的可靠性。（1）恒力F的測定：預(yù)測：用天平測鉤碼的質(zhì)量m，鉤碼的重力就是小車所受的恒力即F= mg 。用測力器測出鉤碼的重力mg F=mg再進一步提出：（a）需探究中的F是指小車受的某個力還是指小車所受的合力？學(xué)生回答：F應(yīng)該是指小車所受合力（b）小車在水平方向除了受拉力還受什么力？學(xué)生回答：摩擦力。（c）為了使小車所受合力等于細(xì)線拉力F，就必須先平衡摩擦力f，怎樣平衡摩擦

9、力f學(xué)生回答：將軌道的一端用木板（或書本）墊起形成小斜面，若小車能沿斜面勻速下滑，則可認(rèn)為摩擦力已被平衡。教師補充強調(diào)：a、平衡摩擦力時不能掛鉤碼；b、平衡摩擦力時要讓小車夾上紙帶，并穿過打點記時器的限位孔。讓學(xué)生訓(xùn)練一下平衡摩擦力f的實驗過程。（2）位移S的測定：預(yù)測：用刻度尺，測定打出的紙帶上選定的A、B、兩點之間的間距（提示：A、B兩點距離要相對大些）（3）時間t的測定：預(yù)測：由打點計時打出的紙帶上每兩點間的時間間隔是0.02秒，若A、B間的點數(shù)為n，則tAB = 0.02×n（4）小車質(zhì)量M的？（提示區(qū)分小車質(zhì)量與鉤碼質(zhì)量的不同）預(yù)測：可用天平測定M。（5）瞬時速度v1 、v

10、2的測定：預(yù)測：從紙帶上選定1、2兩點，再利用時間中點速度等于平均速度的方法，即 求之。說明：上述幾個的問題，特別是（1）、（5）這兩個問題，雖然都是學(xué)生已學(xué)過的知識，但受時間相隔較久以及當(dāng)初掌握程度的影響，使學(xué)生難以準(zhǔn)確迅速的回答。所以教師每提出問題，應(yīng)留有時間讓學(xué)生思考，并根據(jù)生源情況，作必要的提示、啟發(fā)，但不要擴展問題，以免沖擊主要問題，影響時間和效果。根據(jù)上述討論已基本明確如何通過研究小車作勻變速運動的過程，測定出我們所需要探究的相關(guān)物理量。請同學(xué)們設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格，并在表格中增加幾項實驗數(shù)據(jù)處理欄目（ ）、F·S 、F·t 。（四）、學(xué)生分組動手做實驗。（2人

11、或4人一組，強調(diào)分工合作） 在學(xué)生做實驗的過程中，教師關(guān)注學(xué)生操作是否規(guī)范。 提供參考表格：（每個小組只要求做一次，下表可供教師黑板上歸納分析使用） 物理量組數(shù)F（N） S（m） t(s)M（kg） V1(m/s) V2(m/s)EK(m/s)F·S(Nm)F·t(Ns)實驗數(shù)據(jù)的處理：教師觀察各組學(xué)生收集數(shù)據(jù)是否嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，是否能實事求是地分析收集到的數(shù)據(jù)。由學(xué)生各自收集本小組實驗數(shù)據(jù)，填入表格后計算EK、F·S、F·t的值。說明：有條件的學(xué)校，由多媒體利用電子表格（Excel）處理學(xué)生實驗收集的數(shù)據(jù)，即輸入F、S、t、 M、v1、v2的實際數(shù)據(jù)由電子表

12、格直接運算出EK 、·S、F·t的數(shù)值，在屏幕上展示。普通學(xué)校可要求學(xué)生用小計算器運算，記錄在自己的表格中，而后請幾位同學(xué)將各自的數(shù)據(jù)填入黑板上的大表格中。（五）、實驗數(shù)據(jù)分析并得出結(jié)論：由多組同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)及處理結(jié)果可明顯看出：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，F(xiàn)·S = 動能定理 恒定合外力對物體所做功等于物體動能的改變。另外由實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)乘積F·t越大，EK也越大，但從實驗結(jié)果可明顯看出F·t并不等于EK。至于F·t與EK之間存在有什么樣的關(guān)系，將在今后學(xué)習(xí)中加以討論。教學(xué)反思：在引導(dǎo)學(xué)生分析大部分組同學(xué)得出實驗結(jié)果在在實驗誤差允許范圍內(nèi)都相同時時，學(xué)生應(yīng)領(lǐng)會到這是判斷結(jié)果是否科學(xué)的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，即不論哪一組做的實驗，也不論一組學(xué)生做幾次實驗，實驗結(jié)果具有可重復(fù)性。如果所收集到的數(shù)據(jù)不能驗證假設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗過程或記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)中有沒有失誤或錯誤。教師小結(jié)并提出課后要求：本節(jié)課同學(xué)們通過實驗探究得出了物理學(xué)中的一個重要定理，科學(xué)探究是科學(xué)家進行科學(xué)研究