广东省中山市卓雅外国语学校-高中物理-创新实验-探究功与速度变化的关系

第3页*说课题目探究功与速度变化关系*学科类别物理*使用教材人教版物理必修2*授课学段高中*实验器材直径1.5mm、长6.5cm、锰65的轻弹簧5个，钩码6个，小车1个，光电门2个、数字计时器1个、一端有定滑轮的导轨1个，电火花打点计时器，导线，刻度尺，垫板和垫片各1个。*实验创新点或实验缺乏与改良图1图22023年课改后人教版教材给出的实验装置(图1)，实验方法是想平衡摩擦力后利用成角度的共点力来牵引小车，但是该实验在误差允许的范围内，也很难操作成功。该实验存在弊端：1.小车很难做直线运动，无法测量运动过程的末速度；2.小车运动的轨迹不稳定，每次实验很难保证弹簧的伸长量相同。时隔4年后2023年人教版第三版教科书，我们现在用的人教版教科书，它在原有装置根底上进行改良的〔图2〕，将原有的成角度的共点力改为平行力，然而改良前方法仍然存在以下几个问题：1.小车到固定橡皮筋处的距离较短，很难保证加速后出现匀速运动；如果加长，在市场上，很难买到符合实验条件的橡皮筋；2.加上多条橡皮筋时，小车不稳定，会发生跳跃，就无法测出小车的末速度；3.无论什么样规格的橡皮筋都有一定的截面积，无法实现多个平行力对小车做功。*实验原理或实验设计思路为了解决上述缺乏，经过反复试验我设计了一套实验装置为：〔本实验所用的弹簧均为轻弹簧〕实验改良装置图1.导轨替代木板，有效地控制了小车的运动方向，增强了实验的可操作性。2.轻弹簧替代橡皮筋，可以有效控制弹簧的改变量，更有利于通过增加弹簧数量对功进行间接测量。3.多根轻弹簧产生的平行力替代多条橡皮筋产生的共点力，增强了小车受力的稳定性。4.利用这套装置还可以应用于力学的其他三个实验，将力学四个实验合为一个实验。它们分别是从运动学角度可以来探究小车速度随时间变化关系；从动力学角度可以来探究加速度与力、质量的关系；从能量角度可以来探究功与速度变化的关系和探究轻弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间关系。换句话说，一个装置，四个实验，三个角度。其中三个实验是高考考试大纲中要求必须掌握的实验。*实验教学目标〔一〕知识与技能1.会用光电门和数字计时器测物体的速度。2.利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。3.会巧妙的运用“倍增法〞。4.能进行实验设计，会采集分析实验数据。〔二〕过程与方法1.通过参与整个探究过程，体验科学探究的方法。2.通过解决变力做功问题，体会科学方法的精妙。3.通过对实验数据的分析处理，体会利用图象法寻找物理规律的过程。〔三〕情感态度与价值观1.通过分析“实验数据〞、归纳变力功和速度关系过程中，学习数据处理的方法，提升学生物理核心素养。2.分组实验、探究规律的过程，体会科学探究的过程，感受发现规律的乐趣，增强团队意识、加强动手能力及语言表述能力，提升物理素养。*实验教学内容本节课的重点让学生从实验中探究和体验功与速度变化的关系，让同学们利用原来学过的功的知识、使用过的或是教师自行设计的实验仪器学生自己设计可行的实验方案，并进行实践、展示和交流，激发学生热情，开拓学生思路，锻炼学生能力，坚决学生信念实践是检验真理的唯一标准。*实验教学过程视频激趣，视频激趣，引入课题自主探究，提出预案确定方案，归纳步骤合作探究，分组实验学生思考，创新拓展处理数据，汇报结论交流合作，互相评价，得出结论W∝v2〔v0=0〕归纳总结，学以致用*实验教学效果与评价优点：功与速度变化关系这是一个探究性实验，其中包含平衡摩擦力、功的测定、速度的测量、图线分析等多种科学研究方法，通过学生分组实验，体会科学探究的过程，感受探究物理规律的乐趣，增强团队意识、加强动手能力及语言表述能力。通过学生亲身尝试，培养学生的创新思维、更提升学生的核心素养。由于每个学生都积极参与了建立物理规律的全过程，付出过艰辛的劳动，所以同学们对整个过程十分熟悉，感到自然真切，对所得结论理解透彻，记忆持久，运用自如，尤其是变被动地接受知识为主动去探究新知。其兴趣、注意力和科学态度就在无意识中得到增强。缺乏：由于高一的学生从事的探究实验不多，缺乏经验，设计方案，利用图象处理数据，学生的探究意识和探究习惯还未养成，所以整节课学生的探究活动仍有些被动。在实际操作中，导轨上各局部的动摩