1、7.6 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学习利用物理图像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变化的关系，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，并会利用图像法处理数据。教学难点实验数据的处理方法图像法。教学方法实验观察法、图像法、迁移法。教具准备长木板，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
2、过程一、导入新课前面几节课研究了重力做功与重力势能变化之间的关系，从而确立了重力势能的表达式。探究了弹力做功与弹性势能的关系，从而确立了弹性势能的表达式。这一节和下一节我们来探究功与物体动能的关系。我们知道物体的动能和速度有关，我们还不能马上研究力对物体做的功和动能的关系，我们先来研究力对物体做的功和速度变化的关系。二、新课教学（一）探究的思路如图所示：1. 设法让橡皮筋对小车做的功分别为 W、2W 、3W2. 由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度 v1、v 2、v 33. 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标（以第一次实验时的功 W 为单位） ，小车获得的速度为横坐标，作出 W-v 曲线。4.
3、如果 W-v 曲线是一条直线，表明 Wv；如果不是直线，可着手考虑是否存在下列关系：W v2、 Wv3、W 5. 根据 W-v 草图，大致判断两个量可能是什么关系。如果认为很可能是 Wv 2，就做出 W-v2 曲线，如果这条曲线是一条直线，就可以证明你的判断是正确的。（二）操作与作图技巧1. 小车运动中会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？可以采用平衡摩擦力的方法。具体操作是：使木板略微倾斜，将小车（车后拴纸带）放到木板上，轻推小车，小车运动，观察纸带的点距。调节木板的倾角，观察纸带的点距，直到点距相等，表明恰平衡摩擦力（若用气垫导轨，调节导轨的倾角，若挡光条遮光的时间通过数字毫秒计显示时间相
4、等，即恰平衡摩擦力） 。（2 ）探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？不需要。因为实验是以倍增的思想方法设计，若橡皮筋第一次做功为 W，则橡皮筋第二次做功为 2W，橡皮筋第 n 次做功为 nW。且实验巧妙地将倍增的物理方法应用于变力做功。（三）数据的处理教师活动：提出问题，让学生思考，回答。问题：1.对于实验所得到的数据，我们如何处理？2.描绘图像时我们应注意哪些问题？学生分析、思考、回答。师生互动：学生回答，教师点评，引导。明确：1.将得到的一组（W， v）值描点于 W-v 坐标平面内，从点的分布情况来大致判断应该是什么样的曲线，然后分别试探画出 W 与 v、W 与 v2、W 与 v3、
5、W 与 之间的图像。因为直线关系最容易判断两个物理量的关系，所以通过试探，找出哪一组是正比关系，最后确定功与速度的最终关系，也可借助计算机来进行分析、整理。2.数据处理同样体现了探究问题的思路，在 W-v 坐标系中描绘出 W、v 的各对应点后，既要观察各点的位置关系，又要思考这些点之间应有的函数关系。由于实验误差，这些点的位置有可能表现为直线分布，也可能表现为曲线分布。一般呈直线分布的原因是由于橡皮筋的拉力较大，小车的速度比较大，加之实验次数少，所取的点数也少，使 W、v 各对应点近似成线性分布。可以从两方面解决：在小车上加砝码，增大小车质量，使小车速度不致过快；另外在画图时加大纵坐标的单位长
6、度。从原点 O 开始描绘图线也可以避免画成直线。画图线时应画成平滑的曲线，不能连成折线；在画直线时应尽可能使点落在直线上，不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，如图甲、乙所示。数据采集示例：1. 采集橡皮条分别为一根、两根、六根时的数据（匀速运动阶段，例如在 0.1s内的位移） ，记在自己设计的表格中。2. 记录数据的方式示例示例一 数据关系1 2 3 4 5 6W/J 1 2 3 4 5 6X/m X1 X2 X3 X4 X5 X6v/m/s v1 v2 v3 v4 v5 v6示例二 倍数关系1 2 3 4 5 6W/J 1 2 3 4 5 6X/m X1 X2 X3 X4 X5 X6v/m/s v （X 2/X1）v （X 3/X1）v （X 4/X1）v （X 5/X1）v （X 6/X1）v结论：功与速度的平方成正比。 （本实验为便于探究，设初速度为零。 ）课堂小结通过本节探究实验，我们学会了一种巧妙的方法：橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算，然而改变橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比。实验过程影响实验结果的原因主要是平衡摩擦是否恰当。轻推小车，恰好做匀速直线运动才可以通过对数据的处理得知 Wv2。三、布置作业书写实验报告。
