探究恒力做功与物体动能变化的关系

写清实验原理 实验器材 实验操作 实验数据分析 实验结论. 谢拉

学生分析

这是共同必修2的第一次实验探究课，通过“必修1”的学习，学生已经掌握了实验探究的一些科学研究方法，经历了匀变速直线运动的实验研究过程，学习了自由落体运动等相关知识，但时间相隔较久，所以教师一方面要利用学生原有的知识，让学生积极思考讨论，另一方面还要根据学生的认知特点，注意在学习过程中适时对学生引导和点拨，让学生保持学习的热情和探究的乐趣。

教材分析

⒈地位和作用：动能定理是高中物理必修模块中的重要知识环节。通过实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，是对动能定理的初步研究，是学习整章内容的重要的前期准备，这部分知识的学习让学生从一个新的角度思考问题，即开始培养学生从功和能相互联系的角度定量分析解决力学问题。第一次将运动、力、功以及能量联系在一起，为培养学生综合分析问题打下基础。本节内容丰富，有很强的物理实验学科特性。

2.教学目标：

（1）实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，领会科学

探究的过程和探究的主要方法，初步认识动能定理。

（2）培养学生用物理规律去分析解释实际生活中的现象

问题的习惯，让学生感受探究过程中避繁就简的方法

选择。

（3）在探究过程中大胆发表自己对问题的看法，并与他人

相互交流讨论。培养学生的合作精神和实事求是、严

谨 认真的科学态度。

3．教学重点 难点：

重点：实验探究恒力做功与物体动能变化的

关系——动能定理。

难点：探究实验方案的设计和实验数据的获

得及处理。

教学设计

①、在草地上滚动的足球最终慢慢停了下来

问:足球在这一运动过程中，它哪些物理量发生了怎样的变化？

学生可能会提到v、s、a……等，教师在这里只需提取速度变化，从

而引出动能的变化。

问：足球的动能Ek =1 ∕2mv2为什么会变小？

让学生具体分析足球的受力情况（摩擦力），以及力对足球的做功情况（判断正负功）。

引入：引导学生分析两个常见生活现象

？

②、把一粉笔头或身边的小物体拿到一定高度后静止释放，忽略空气阻力，粉笔头将做什么运动？ （自由落体运动）

在这一运动过程中，它的速度、动能将怎样变化？为什么？

让学生具体分析物体在运动过程中的受力情况，

以及力对物体的做功情况，并判断是正功还是负

功？

总结导入新课：

通过前面的学习已经知道， 功与能量之间存在一种转化关系，但是力做 功与物体动能改变大小之间有什么关系呢 ？大于，等于，或者是小于？这节课从最简单的情况入手：恒力做功（限定两个条件：1、物体受恒定外力作用，2、物体做直线运动。）设计实验来探究恒力做功与物体动能改变大小的定量关系。

新课

(一) 提出问题

要探究恒力做功与物体动能改变的关系，需要测量哪些物理

量？怎样根据探究内容来设计适当可行的实验方案？（用什么

方法、器材、实验装置等）

（二）讨论、设计实验方案

（老师给一定的指导，点拨，大家一起讨论设计）

可能讨论出的可行方案：

方案一：研究做自由落体运动的物体重力做功和物体动能变化的关系（这个方案学生容易想到，也比较简单 ）

教师引导学生回忆研究匀变速直线运动时怎样获得瞬时速度的？

方案二：教材上介绍的方案

怎样确保小车在运动

过程中受恒定的外力作用？

如何平衡摩擦力 ？

通过讨论设计实验方案，产生可能需要的实验器材：小车、打点计时器/电火花计时器、刻度尺、天平/测力计、纸带、细绳、木板、砝码盘、砝码、定滑轮、铁架台、夹子等。

（三）学生分组实验，记录并分析数据

3

2

1

ΔEk/J

F.S/N.m

V1/ms-1

V2/ms-1

S/m

F/N

物理量

组数

参考表格：

（四）由实验数据得出结论

（五）评估：

对学生实验中好的方面和不妥有待改进的地方，进行评估。

（先让学生自己评估，教师再总结）

① 在实验过程中，你们有遇到实验前没有预见到的困难吗？你们是如何解决的呢？

②在实验过程中，你们认为主要误差是什么？是如何减少误差的？

③如何改进，可以使你们的实验更完美一些呢？

（六）交流与讨论：

了解其他组的实验情况，哪些地方是值得你学习的，你可以给他们提出改进意见吗？

在误差允许的范围内，恒力所做的功等于物体动能变化的大小 。

课后作业及思考：

（1）根据牛顿第二定律和运动学公式推导出实验

结论。

（2）通过以上探究过程你在哪些方面有了收获？哪些方面遇到困难需要提高？回顾实验过程，认真思考，完成实验报告

（3）若物体不是受恒力做功，也不是做直线运动，以上探究出的结论还成立吗?

（4）今天实验得出的结论可以推广吗？怎样推广应用？