探究功与物体速度变化的关系

探究功与物体速度变化的关系

【学习目标】

1.知识与技能：通过本节课的学习，学会探究功与物体速度变化关系的方法。

2.过程与方法：通过本节课的学习，学会通过建立坐标系、描点、连线寻找一些量之间的变化关系。

3.情感、态度与价值观：通过本节课的学习，感受探究过程中避繁就简的方法选择，培养学生的逻辑思维能力。

【重点】探究思路　功与速度变化的关系

【难点】图像法寻求功与速度变化的关系

【课前复习】前面学习了两种功能关系:

①重力做功引起重力势能的变化，并且确立了重力势能的表达式。

②弹簧弹力做功引起弹性势能的变化，并且确立了弹性势能的表达式。

本节我们研究另一种功能关系即合力做功与动能的关系。

【教学设计】

一、新课引入

问题一：动能的定义是什么？与什么物理量有关？

（引导学生回答：物体由于运动而具有的能量叫做动能；速度、质量）

问题二：什么是合力的功？如何求合力的功？

（引导学生回答：物体所受合力做的功叫合力的功；若恒力做功用公式,若变力则不容易求）

问题三：探究合力的功与速度变化的关系，需要测量哪些物理量？采用什么实验方法和器材？

（引导学生回答：需要测量速度、合力的功；测速度可用打点计时器。研究物理量之间的关系可以用半定量的方法，不需要测出具体值。同时引导学生思考，如何改变合力的功）

二、新课学习

1.学生阅读教材p17-18页，明确以下几个问题。

(1)小车运动过程中受几个力？为使橡皮筋的拉力充当合力，其他力应怎样处理？

（重力、支持力、摩擦力、橡皮条的弹力；将其他力平衡掉。引导学生思考平衡摩擦力的方法）

(2)实验中，是什么力对小车做功？小车做什么性质的运动？初速度是多少，末速度如何求？

（引导学生回答：橡皮条的弹力做功；现时加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速运动；初速设为零，末速可通过处理纸带求得）

(3)如何处理实验数据，得到合力的功与速度变化的关系？

（引导学生回答：用图像法处理实验数据，通过图像可以直观的看出物理量之间的关系）

2.探究过程

(1)学生合作按教材17页图5.6-1所示将器材连接好。

(2)先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车的速度，设此时橡皮筋对小车做的功为，记入表格。

(3)用两条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为，测出小车的速度，记入表格。

(4)用三条、四条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。

(5)建立直角坐标系，用纵坐标表示力对物体做的功，用横坐标表示物体的速度或速度的平方，描点、连线，得出结论。

3.注意事项：根据实验过程思考。

(1)如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何验证？

（让木板有一个微小的倾角；使重力沿斜面向下的分力等于阻力；轻推小车使之匀速运动。）

(2)如何做到每根橡皮条的功都相等？

（使橡皮条完全相同，且伸长量也一样。）

(3)思考纸带上打点的分布情况，如何计算末速度？

（打点之间的距离先增大后不变，通过不变的点间距求末速度。）

(4)如何通过图像处理数据？

（将图像做成直线，有利于判断物理量间的关系）

4.典型例题：

例1 如图所示，小车的运动情况可描述为、之间为_______运动，、之间为_______运动。