高中物理第七章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系教案2新人教版必修216页

第 6 节 实验：探究功与速度变化的关系
【教学目标】
1、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。
2、过程与方法：通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体
验知识的探究过程和物理学的研究方法。
3、情感态度与价值观：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”的科学理念。
【学情分析】
本节内容是一节实验探究课，实验探究学生以前有所接触，如物理必修一中的“探究小
车速度随时间变化的规律”与“探究加速度与力、质量的关系”。通过以前这一类探究实验
的学习，学生已经具有一定的实验方案设计能力、实验动手操作能力及实验数据处理的能力。
尤其是纸带的处理已接触多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法学生也已了解，至于图线处
理时从关系不明的曲线通过改变坐标量转化为关系较明朗的直线的方法在“探究加速度与力、
质量的关系”中也曾接触，学生有一定的基础，但还是有一定的思维和操作难度，教学中应
注意合理的启发。另外，以前接触的力都是恒力，而这一节牵涉到变力问题，这又是一个思
维台阶，应通过对话启发学生理解感悟将做功增倍代替求具体功数值的巧妙之处
【教学重点】
学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法――倍增法，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
【教学课时】
1课时
【教学过程】
情景引入：
我们知道，功是力在空间上的积累效应，是一个过程量，而速度是一个状态量，速度变
化才是过程量，所以我们必须向学生交代清楚这一点，并指明当我们研究力对原来静止的物
体做功时，速度变化的大小与物体获得的速度在数值上是相同的。于是我们的实验目的为探

究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系。
新课教学
阅读教材，提出方法
（1）实验装置：见右图。配套器材：课本方案装置
（2）实验思想方法：倍增法。虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着橡皮条数目的成
倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用类似的方法发现了著名
的库仑定律。当然，恒力做功时，倍增法同样适用。
（3）数据处理方法：图像法。作出功－速度（W-v）曲线，分析这条曲线，得出功与速
度变化的定量关系。
学生思考，提出预案
（1）学生提出多种设计预案，在课上展示设计的思路和方法： 课本方案、气垫导轨加
数字毫秒计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。
（2）教师针对各种设计预案，进行分析：
主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析，略。
师生研讨，初定方案
1、制定基本的实验方案：（师生互动）互动以下面几个问题为中心展开：
（1）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。
（2）为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加，即实现倍增，对各次实验中橡皮筋
的伸长量有什么要求？你想出了什么办法？各次实验中橡皮筋的伸长量必须相同。若使小车
在橡皮筋的变力作用下产生的位移相同，就要有相同的运动起点。具体方法是：以第一次实
验时小车前（或后）端的位置为基准，垂直运动方向在木板上作出一条水平线。以后改变橡
皮筋的条数时，小车前（或后）端仍以此位置为基准（均从静止）运动。
（3）小车获得的速度怎样计算？小车在橡皮筋作用结束后，做匀速运动。找出纸带中
点距相等的一段。求出点距相等一段的平均速度，即为小车匀速运动的速度，即小车加速后

获得的速度。
（4）是否一定需要测出每次加速后小车速度的数值？可以怎样做？不一定需要。（当
然，也可以测出每次加速后小车速度的数值）
设第一次小车获得的速度为 v,小车在第一次、第二次、…、第 n 次实验中的速度为：
若令 则
即小车在第二次以后实验中获得的速度可以用第一次实验中获得的速度的倍数来表示。
（5）实验完毕后，用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系？
图像...