高中物理必修2教案：实验：探究功与速度变化的关系

第六节 实验：探究功与速度变化的关系

教学目标：

（一）知识与技能

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。 2、学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。 （二）过程与方法

通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。

（三）情感、态度与价值观

通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；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：

学习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。

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教学方法：

实验观察法、图象法、迁移法。

教学用具：

长木板，橡皮筋（若干），小车，打点计时器（带纸带、复写纸等）、计算机等。 教学过程：

[引言]通过本章第一节的学习，我们知道运动的物体具有动能，静止的物体要获

得动能，方式可以很多，但本质上都是有力对物体做了功；比如：重物从静止下落获得动能，是重力对物体做了功，汽车起动获得动能，是牵引力对车做了功。而物体的动能与物体的运动速度直接相关，所以力对物体做功，可以使物体的运动速度发生变化。今天我们的任务就是探究功与物体速度变化的关系。下面我们看一个演示实验。

演示：把橡皮筋两端分别固定在一长木板的两枚铁钉上，中间挂在放于木板上的

小车的挂钩上，先拉开一小段位移，放开小车，小车能获得一定的速度；第二次拉开比第一次大一些的位移，放手后可发现小车获得的速度比第一次的时候大。

老师：从刚才的实验现象中能说明什么？ 学生：对物体做功多，则物体获得的速度就大。

老师：对的，这就是做功与物体速度的关系。但这仅是一种定性的关系，在日常

生活和生产实践中可知，仅仅知道功与物体速度之间的定性关系是远远不够的，我们还要得到功与物体速度的定量关系。（出示多媒体）我们今天要利用小车、橡皮筋、打点计时器等；探究橡皮筋做功与小车速度的关系。我们这个实验的研究对象是小车；请问橡皮筋在哪个阶段对小车做功呢？ 学生：橡皮筋从伸长到原长的过程中，即有力作用在车上的过程中。

老师：对的，橡皮筋对小车有拉力的时候，它才会对小车做功的，那么这个功能

不能直接测量出具体的数值呢？

学生：不能直接得出数值。（若有学生认为可通过测定力与位移从而求出功，应

当指出橡皮筋的力是变力，不可行。）

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老师：那么我们应当对功如何处理才能得出与速度之间的关系呢？

学生：可使橡皮筋对小车每一次做的功为一倍二倍三倍等关系变化，测出小车对

应的速度，就可得出它们之间的关系。（若学生一时回答不出则提示：虽然无法知道具体的数值，但如果让每一次所做的功都以一定的关系变化，并测出相应的速度是否也可以？若有学生提出让橡皮筋长度为一倍二倍等变化，当成做功是一倍二倍等处理，则应当指出其不正确之处。） 老师：对的，如果我们有多根相同的橡皮筋，如何才能得到对小车做的功为一倍

二倍三倍等关系变化呢？ 学生：多根并联

老师：对的，那么小车在橡皮筋作用下运动的过程中，有哪些力会做功呢？ 学生：橡皮筋的拉力和摩擦力都要做功。

老师：对的，但我们这一节课是探究橡皮筋的拉力所做的功与小车速度的关系，

如何才能消除摩擦力产生的影响呢？

学生：可让木板一端垫高，使小车的重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡。 老师：我们是探究橡皮筋的拉力与小车速度的关系，那么要测量的是小车在什么

位置的速度呢？

学生：小车到达橡皮筋原长处的速度。

老师：通过实验我们可以得到多组功与速度数据，从前面的演示实验中发现做功

越多，物体的速度越大，所以我们自然会猜想它们之间可能成简单的正比关系，可如果从数据中发现功不是与速度一次方成正比则怎么办呢？ 学生：则要尝试求出速度的二次方、三次方或二分之一次方等，看是否与功成正比。

老师：我们把前面同学们的想法小结一下:首先是把小车放在长木板上，让长木

板成一定的角度平衡摩擦力，然后用一根橡皮筋拉开小车到某一个位置后放手，用打点计时器记录下小车的运动情况，测出小车到达橡皮筋原长处的速度大小；然后用两根、三根、四根、五根橡皮筋进行同样的操作。数据记载在发下的表格中，然后由得出的数据确定功与速度的几次方成正比，并确定一位同学展示处理的数据及得出的结论。在做实验过程中请注意保护好小车。下面大家开始分组做实验。

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[学生实验过程] 及时了解学生的实验进度，解决学生遇到的疑难问题，指导学

生对数据的处理，若时间不足，则指导学生先得出部分结论。

[学生展示] 大约用五分钟时间抽查展示二、三组学生的数据处理情况，若没得

出最终W∝V2的关系，但只要得出不是W∝V、W∝V3、W∝v等关系的也可。综合各组情况总结得出W∝V2的关系。

结束语：我们不能期望一次实验就得到一个科学的结论，也不可能用一次实验就

否定一个原来被认可的结论，若有时间大家还可多次做类似的实验，并尝试用计算机处理数据，那样效率可以高得多，本节课到此为止，谢谢大家！ 课堂小结

让学生自己概括总结本节的内容并与同学交流。 布置作业 预习下一节的内容

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