2024-2025学年高中物理 第7章 6 实验：探究功与速度变化的关系教学实录 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第7章6实验：探究功与速度变化的关系教学实录新人教版必修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计意图本节课旨在通过实验探究功与速度变化的关系，帮助学生理解动能定理，培养实验操作能力和科学探究能力。通过实际操作，让学生观察、分析、总结规律，提高学生的物理思维能力和实际应用能力。二、核心素养目标分析三、教学难点与重点1.教学重点：

-理解动能定理的表达式：\(W=\DeltaE_k=\Delta\frac{1}{2}mv^2\)，明确功与物体速度变化之间的关系。

-掌握通过实验验证动能定理的方法，包括如何测量物体在恒力作用下通过的距离、物体的初速度和末速度等。

-学会分析实验数据，得出功与速度变化量之间的定量关系。

2.教学难点：

-正确理解动能定理中的各个物理量的含义和相互关系，特别是功的概念在实验中的具体应用。

-掌握实验数据的处理和误差分析，理解实验过程中可能出现的误差来源，如摩擦力、空气阻力等。

-理解并应用牛顿第二定律来分析物体的加速度与力、质量之间的关系，以及如何将加速度转换为速度变化量。

-在实验中，如何确保测量数据的准确性和一致性，避免人为误差和系统误差。例如，在测量物体初速度时，如何减少由于释放位置不精确带来的误差。四、教学资源-软硬件资源：力学实验装置（如滑轨、小车、砝码、计时器、打点计时器、钩码等）

-课程平台：学校物理实验室管理系统

-信息化资源：高中物理实验视频资料、在线实验指导手册

-教学手段：实物展示、多媒体课件、教学软件五、教学流程1.导入新课（用时5分钟）

-结合上一节课的内容，提出问题：“如何测量物体在力作用下速度的变化？”

-引导学生回顾动能和功的概念，提出本节课的研究问题：“功与速度变化的关系是怎样的？”

-展示实验装置图片，激发学生兴趣，提出实验目标：“通过实验探究功与速度变化的关系。”

2.新课讲授（用时15分钟）

-介绍实验原理：动能定理，展示公式\(W=\DeltaE_k=\Delta\frac{1}{2}mv^2\)。

-讲解实验步骤：准备实验器材，设置实验装置，进行实验操作，记录数据。

-强调实验注意事项：确保小车在滑轨上运动时摩擦力恒定，记录准确的初速度和末速度。

3.实践活动（用时20分钟）

-实验操作：学生分组进行实验，每组学生负责一个实验步骤，确保实验数据的准确性。

-数据收集：指导学生如何正确使用打点计时器记录小车运动过程中的位移和时间，计算速度变化量。

-数据分析：引导学生分析实验数据，计算不同功对应的速度变化量，寻找规律。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

-讨论内容1：如何减小实验误差？

-学生回答举例：通过多次实验取平均值减小随机误差，确保滑轨水平减小摩擦力影响。

-讨论内容2：实验中如何确保功的测量准确？

-学生回答举例：使用钩码确保力恒定，通过增加钩码数量来增加功。

-讨论内容3：实验结果如何与理论公式相符？

-学生回答举例：通过比较实验数据与动能定理公式计算结果，分析误差来源。

5.总结回顾（用时5分钟）

-回顾本节课的核心内容：动能定理，功与速度变化的关系。

-强调实验结果的意义：验证了动能定理的正确性，加深对功的理解。

-鼓励学生将所学知识应用于实际问题，如汽车加速过程中功的应用。

-指导学生课后复习，预习下一节课内容。六、知识点梳理1.动能定理

-动能定理的表述：合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。

-公式：\(W=\DeltaE_k=\Delta\frac{1}{2}mv^2\)，其中\(W\)为功，\(E_k\)为动能，\(m\)为物体质量，\(v\)为速度。

2.功的计算

-功的计算公式：\(W=F\cdots\cdot\cos\theta\)，其中\(F\)为力，\(s\)为物体在力的方向上移动的距离，\(\theta\)为力与移动方向之间的夹角。

3.动能的变化

-动能的变化量：\(\DeltaE_k=E_{k2}-E_{k1}\)，其中\(E_{k2}\)为末动能，\(E_{k1}\)为初动能。

-动能的增减：若\(\DeltaE_k>0\)，则动能增加；若\(\DeltaE_k<0\)，则动能减少。

4.功与速度变化的关系

-功与速度变化的关系：合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，即\(W=\DeltaE_k\)。

-速度变化量的计算：\(\Deltav=\sqrt{\frac{2W}{m}}-v_0\)，其中\(v_0\)为初速度。

5.动能定理的应用

-在恒力作用下，动能定理可以用于计算物体的末速度。

-在变力作用下，动能定理可以用于计算物体在不同位置的动能。

6.动能定理与牛顿第二定律的关系

-动能定理可以用来推导牛顿第二定律，即\(F=m\frac{dv}{dt}\)。

-通过动能定理，可以将加速度与速度的变化关系转化为功与速度变化的关系。

7.功的测量

-利用打点计时器测量物体的速度，通过计算打点间距和时间间隔得到速度。

-通过测量钩码的重力、物体的质量和小车的位移，计算合外力对物体做的功。

8.实验误差分析

-分析实验中可能出现的误差来源，如摩擦力、空气阻力、测量工具的精度等。

-通过多次实验和数据分析，减小实验误差，提高实验结果的可靠性。

9.动能定理的物理意义

-动能定理揭示了力与物体运动状态变化之间的关系，是力学中的一个重要定律。

-动能定理可以用来解决实际问题，如汽车加速、抛体运动等。

10.动能定理在物理学中的应用

-动能定理在物理学中的广泛应用，如热力学、电磁学等领域。

-动能定理是物理学中的重要工具，可以帮助我们理解和解决许多物理问题。七、课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《物理世界中的功与能》

该阅读材料以案例的形式介绍了功和能在日常生活和工程中的应用，如汽车发动机的工作原理、电梯的运行机制等。通过阅读，学生可以了解功和能在现实世界中的重要性。

-视频资源：《动能定理的应用实例分析》

这段视频通过实际案例，如汽车碰撞、跳伞运动等，展示了动能定理在实际问题中的应用，帮助学生将理论知识与实际问题相结合。

2.拓展要求：

-鼓励学生在课后阅读相关材料，思考功和能在不同场景中的作用。

-引导学生观看视频资源，分析案例中动能定理的应用过程，尝试自己解决问题。

-学生可以分组讨论，分享各自的学习心得，探讨如何将动能定理应用于实际问题。

-教师可以推荐一些相关的书籍或网站，提供更多的学习资源，如《大学物理》教材附录中的相关章节，以及国家物理竞赛的历年真题等。

3.拓展活动建议：

-设计一个小实验，如使用滑轮和钩码系统，验证动能定理在不同条件下的应用。

-分析日常生活中的现象，如自行车下坡时的加速，解释其中功和能的转换。

-撰写一篇短文，介绍动能定理在物理学中的地位和作用，以及它在其他学科中的应用。

4.拓展作业：

-完成课后练习题，巩固对动能定理的理解。

-选择一个感兴趣的物理现象，运用动能定理进行解释，并撰写一份简短的报告。

-设计一个简单的实验方案，通过实验验证动能定理，记录实验过程和结果。八、内容逻辑关系①动能定理的提出：

-动能定理的定义：合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。

-公式：\(W=\DeltaE_k=\Delta\frac{1}{2}mv^2\)

-物理意义：揭示了力与物体运动状态变化之间的关系。

②功的计算与动能的变化：

-功的计算公式：\(W=F\cdots\cdot\cos\theta\)

-动能的变化量：\(\DeltaE_k=E_{k2}-E_{k1}\)

-动能的增减：\(\DeltaE_k>0\)表示动能增加，\(\DeltaE_k<0\)表示动能减少。

③功与速度变化的关系：

-功与速度变化的关系：\(W=\DeltaE_k\)

-速度变化量的计算：\(\Deltav=\sqrt{\frac{2W}{m}}-v_0\)

-动能定理在恒力和变力作用下的应用。

④动能定理与牛顿第二定律的关系：

-动能定理可以推导牛顿第二定律：\(F=m\frac{dv}{dt}\)

-通过动能定理，可以将加速度与速度变化关系转化为功与速度变化的关系。

⑤功的测量与实验误差分析：

-利用打点计时器测量物体的速度，计算功。

-分析实验中可能出现的误差来源，如摩擦力、空气阻力等。

⑥动能定理的物理意义与应用：

-动能定理的物理意义：揭示力与物体运动状态变化之间的关系。

-动能定理在物理学中的应用：解决实际问题，如汽车加速、抛体运动等。教学反思与改进教学反思是我们教学过程中不可或缺的一环，它帮助我们总结经验，发现问题，不断改进教学方法。以下是我对“探究功与速度变化的关系”这一节课的教学反思与改进措施。

1.设计反思活动

-课后学生反馈：收集学生对实验过程、实验结果以及课堂互动的评价，了解他们对课程内容的理解和兴趣点。

-教学效果评估：通过观察学生在课堂上的参与度、实验操作的熟练程度以及课堂讨论的活跃度来评估教学效果。

-实验数据分析：分析实验数据，评估实验设计是否合理，数据是否准确，以及是否存在系统误差或随机误差。

2.制定改进措施

-实验操作指导：在实验前，提供更详细的实验操作步骤和注意事项，确保学生能够正确、安全地进行实验。

-数据处理教学：加强数据处理的教学，教授学生如何分析实验数据，识别和减少误差，提高学生的数据分析能力。

-课堂互动设计：增加课堂互动环节，如小组讨论、问题解答等，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度。

-个性化教学：针对不同学生的学习风格和掌握程度，提供个性化的指导，确保每个学生都能跟上教学进度。

-资源整合：整合多种教学资源，如多媒体课件、实验视频等，丰富教学内容，提高教学的趣味性和吸引力。

在未来的教学中，我将采取以下具体措施：

-在实验前，提供详细的实验操作视频，让学生在课