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“探究变力做功与速度变化的关系”教学设计 　　摘 要：本文利用“倍增法”解决了橡皮筋对小车变力做功的测量问题，通过Excel处理变力做功与速度关系的实验数据，并快速拟合了外力做功与小车速度的关系曲线，使本实验真正实现了课堂可操作、学生可探究的目的。 　　关键词：Excel数据处理；变力做功；实验探究；教学设计 　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0032-4 　　1 教材分析 　　本节是人教版高中《物理》必修二第七章第六节的内容，属于实验探究课。教科书引入本节内容的主要目的是为了让学生经历和体验探究的过程，同时帮助学生认识到动能定理不仅在恒力做功的条件下成立，在变力做功的条件下也是成立的。实验设计的思路是利用“橡皮筋变力做功倍增法”，每次用同一规格、不同数量的橡皮筋弹射同一辆小车，巧妙地避开功的具体测量，用Excel软件处理数据并得出结论。这个实验设计虽然新颖，但在实际操作中会遇到很多问题。为此，笔者从实验装置和数据处理两方面进行了深入的研究，并形成了如下教学设计。 　　2 教学目标 　　（1）知识和技能目标：知道用一根橡皮筋所做的功为“单位的功”；理解在小车匀速运动阶段测量速度比较合理；会用打点计时器打下的纸带计算运动速度。 　　（2）过程和方法目标：经历实验探究的过程，采集实验数据；会用“倍增法”研究功与速度变化的关系，并利用图像法处理数据。 　　（3）情感、态度与价值观目标：领会探究功与速度变化关系实验设计的思路，经历探究学习的情感体验过程，激发学习兴趣。 　　3 重难点分析 　　重点：让学生体验实验探究的过程，理解“橡皮筋做功倍增法”。 　　难点：用图像法分析和处理实验数据。 　　4 教学方法 　　计算机辅助教学，小组合作，实验法，阅读法。 　　5 实验器材的准备 　　由于小车在木板上运动的轨迹不稳定，还会出现压橡皮筋的现象，实验时需对教材上原有的实验装置（如图1所示）进行改进。 　　所需器材如下（如图2所示）： 　　（1）有轮缘的小车：小车前端加小钩，车上加若干砝码； 　　（2）铝合金斜轨道：轨道倾斜角度可调、轨道一段的两侧适当位置对称地固定两个用于固定橡皮筋的铁夹子； 　　（3）小钩：可用普通订书钉来弯制（如图3所示）； 　　（4）橡皮筋：横断面为圆形，单根半径约??0.7 mm，每组5根，长度约为62 cm，两端分别系有小钩； 　　（5）电火花打点计时器、纸带（每小组5条）； 　　（6）坐标纸：每小组2张； 　　（7）长刻度尺：每组1个。 　　6 教学过程 　　6.1 创设情境，引入新课 　　先用多媒体播放《三国演义》中截取的“吕布辕门射戟”的视频，再用实物演示射箭的过程，激发学生的兴趣，调动学生学习的积极性。随后，立即向学生提问――射箭的过程中箭的速度发生了怎样的变化？为什么会发生这样的变化？ 　　生：箭的速度变大了，原因是弓弦对箭做了功。 　　师：弓弦对箭做的功属于变力做功，变力做功与速度变化之间满足什么样的关系呢？这节课我们通过实验来探究变力做功与速度变化的关系。 　　板书课题――探究变力做功与速度变化的关系。 　　6.2 设计实验，进行操作 　　（1）实验仪器 　　师：首先给大家介绍今天实验所需的物品：斜面导轨和小车，电火花打点计时器，两端带小钩的橡皮筋5根，纸带每组5条，坐标纸1张，长刻度尺1个。 　　（2）实验原理 　　师：实验之前我们考虑几个问题，为了完成实验目的，我们需要测量哪些物理量，如何测量？ 　　生：需要测量变力做的功和获得的速度。测速度可以用打点计时器，而功可以通过力和位移的测量得到。 　　师：肯定学生的思路，同时指出测量力和位移的方法只适用于恒力做功；而变力做功时，不好计算功的大小，那我们可以不计算功的具体数值，而是利用“橡皮筋变力做功倍增法”来研究这个问题。假设一根橡皮筋做的功为“单位的功”，那么，同样规格的橡皮筋2根、3根……做的功为原来的2倍、3倍…… 　　（3）操作要领 　　师：请大家阅读本节课教材的“探究的思路”，领会设计思路，在阅读过程中请思考两个问题： 　　①实验中除橡皮筋对小车做功外，还有其他力对小车做功吗？如果有，如何处理？ 　　②小车在轨道上运动时，橡皮筋在哪一段对小车做功，如何控制每次做功成倍增加？ 　　倾听学生回答，并进行点评和总结。得出具体的操作步骤。 　　（4）实验步骤（如图4所示） 　　①固定打点计时器，将纸带安装到小车后面，并穿过打点计时器的限位孔； 　　②调整斜面高度，直到小车可以带动纸带匀速下滑，达到平衡摩擦的目的； 　　③用单根橡皮筋进行实验，将橡皮筋两个小钩钩在导轨末端的夹子上，并穿过小车前面的小钩。当小