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2019-2020年高中物理 31探究動(dòng)能變化跟功的關(guān)系教案 滬科版必修2 教學(xué)目標(biāo)： 1、知識(shí)與技能 ①掌握動(dòng)能的概念和動(dòng)能定理 ②會(huì)利用實(shí)驗(yàn)探究外力做功與動(dòng)能的變化關(guān)系 ③理解正功和負(fù)功的概念 2、過(guò)程與方法 ①讓學(xué)生理解探究學(xué)習(xí)的一般程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。 ②培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和理論探究驗(yàn)證物理規(guī)律的能力 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān) 在學(xué)生討論與交流的基礎(chǔ)上組織學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)際操作、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理等培養(yǎng)學(xué)生交流合作、分析評(píng)價(jià)探究結(jié)果的能力，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。 教學(xué)重點(diǎn): 建立動(dòng)能的概念，實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系，為理論推導(dǎo)動(dòng)能定理奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 教學(xué)難點(diǎn): 實(shí)驗(yàn)探究外力（重力）做功與物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系 教學(xué)方法： 理論和實(shí)驗(yàn)雙向探究式教學(xué) 教學(xué)媒體: 有關(guān)汽車(chē)起動(dòng)、加速、減速、剎車(chē)等汽車(chē)行駛的圖片或多媒體演示的電腦；電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、刻度尺 教材分析： 動(dòng)能變化與功的關(guān)系是對(duì)動(dòng)能定理初步研究的結(jié)論，也是《動(dòng)能的變化與機(jī)械功》整章的前期準(zhǔn)備。先從大量的汽車(chē)行駛中的有關(guān)現(xiàn)象入手，得出必須研究動(dòng)能變化與功的關(guān)系從而引入課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究的欲望；再通過(guò)理論研究汽車(chē)動(dòng)能的變化過(guò)程分析推理論證得出動(dòng)能、動(dòng)能的增量、功的概念和定義，以及它們之間的關(guān)系，從而得出動(dòng)能定理，培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力；通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證恒力做功與物體的動(dòng)能變化的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究活動(dòng)；最后通過(guò)案例分析加深對(duì)動(dòng)能定理的理解和初步應(yīng)用，能用動(dòng)能定理去分析解決限制車(chē)速的實(shí)際問(wèn)題。著重引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析論證和實(shí)驗(yàn)探究得出動(dòng)能的變化與功的關(guān)系，并進(jìn)行理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí)。 學(xué)情分析 在初中已知的功的概念的基礎(chǔ)上，通過(guò)直接給出動(dòng)能的表達(dá)式，得出動(dòng)能定理，初步體現(xiàn)出功是能量變化的量度這一觀(guān)點(diǎn)；再由動(dòng)能定理出發(fā)，深化功的內(nèi)涵，包括功的普遍公式、正功、負(fù)功、變力做功、功率及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用等，整體上是循環(huán)上升式的編排，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和科學(xué)探究要求。本著科學(xué)探究的學(xué)習(xí)與科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)一樣，都要遵循循序漸進(jìn)的原則，本節(jié)安排的探究實(shí)驗(yàn)“恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，探究的問(wèn)題可由學(xué)生自己提出，根據(jù)手頭實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這樣的設(shè)計(jì)是根據(jù)高一學(xué)生的心理點(diǎn)和認(rèn)知水平?jīng)Q定的。 教學(xué)思路： 　　本節(jié)課采用的是理論和實(shí)驗(yàn)雙向探究式教學(xué)，探究活動(dòng)的五個(gè)步驟：“創(chuàng)設(shè)情景”，“提出問(wèn)題”，“猜想假設(shè)”，“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”，“得出結(jié)論”。在實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中不必按部就班每個(gè)環(huán)節(jié)必不可少，可以按照實(shí)際情況作取舍，或由教師來(lái)完成。鑒于高一學(xué)生具備一定的物理基礎(chǔ)，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)特別重視物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，發(fā)揮其應(yīng)有的功能，引導(dǎo)學(xué)生參與探究過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)有趣的、與實(shí)際生活緊密相連的探究活動(dòng)，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)觀(guān)察能力、探究物理規(guī)律的能力和運(yùn)用物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象的能力。教學(xué)中還應(yīng)注意結(jié)合本地實(shí)際情況，加強(qiáng)與實(shí)際的聯(lián)系，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)生活中科學(xué)、技術(shù)的理解，獲得更多的實(shí)際知識(shí)，以適應(yīng)現(xiàn)代化的生活，對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣 教學(xué)過(guò)程: 一、設(shè)置情景，引入新課 圖片或多媒體展示：汽車(chē)行駛中的起動(dòng)、加速、減速、剎車(chē)等運(yùn)動(dòng)情況，讓學(xué)生體驗(yàn)和再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生的實(shí)際問(wèn)題。 提出問(wèn)題：汽車(chē)的速度發(fā)生變化，動(dòng)能也發(fā)生變化，汽車(chē)的動(dòng)能發(fā)生變化跟牽引力和行駛的距離有什么關(guān)系？ 設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)圖片或多媒體展示、教師設(shè)問(wèn)的方式引入新課，能夠貼近學(xué)生的思維實(shí)際，使學(xué)生從生活走向物理，并激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣和探究的欲望。 二、理論探求新知-----動(dòng)能和動(dòng)能定理 教師引導(dǎo)學(xué)生建模型：建立汽車(chē)在不變的牽引力作用下運(yùn)動(dòng)的模型和物理圖景，設(shè)定運(yùn)動(dòng)和力的相關(guān)物理量。 學(xué)生活動(dòng)：利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，分析汽車(chē)動(dòng)能變化的過(guò)程。 整理并得出： 提出問(wèn)題：你能分析上式的物理意義嗎？ ①Fs的物理意義是什么？ ②右邊的又是表明什么物理意義呢？ 設(shè)計(jì)說(shuō)明：培養(yǎng)學(xué)生利用物理模型和現(xiàn)有的物理規(guī)律進(jìn)行理論分析推理的能力 解決問(wèn)題：分析理解上式各部分的物理意義。 ①Fs是牽引力的功 ②右邊的兩項(xiàng)跟汽車(chē)的質(zhì)量和速度有關(guān)―――動(dòng)能。 得出結(jié)論： 1、 動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能量叫動(dòng)能。 ①(單位：焦耳J1J=1kg?m/s2) ②動(dòng)能與功一樣，也是標(biāo)量，不受速度方向的影響。 ③一個(gè)物體處于某確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它的動(dòng)能就對(duì)應(yīng)于某一確定值，因此動(dòng)能是狀態(tài)量。 2、 動(dòng)能的增量：一個(gè)過(guò)程的末動(dòng)能減初動(dòng)能 深化理解：1、試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動(dòng)能：（除下列點(diǎn)外，其他情況相同） ①物體甲的速度是乙的兩倍； ②物體甲向北運(yùn)動(dòng)，乙向南運(yùn)動(dòng)； ③物體甲做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，乙做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； ④物體甲的質(zhì)量是乙的一半。 2、回答課本上的思考題（P42） 3、動(dòng)能定理：力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。即 4、動(dòng)能定理的物理意義：物體的動(dòng)能變化可以用功來(lái)量度；動(dòng)能定理是具有普遍意義的重要物理規(guī)律。 深化理解：過(guò)程量和狀態(tài)量 功是力對(duì)物體作用的過(guò)程量，對(duì)應(yīng)的是一段時(shí)間和位移。動(dòng)能是跟物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的狀態(tài)量，對(duì)應(yīng)的是某個(gè)時(shí)刻和位置。 設(shè)計(jì)說(shuō)明：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)分析推理的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，加強(qiáng)理解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的分析推導(dǎo)總結(jié)理解的能力 三、實(shí)驗(yàn)探求驗(yàn)證――恒力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系 為了研究方便，我們以自由落體運(yùn)動(dòng)中的重力做功為例，研究重力所做的功與物體動(dòng)能改變量之間的定量關(guān)系。 提出問(wèn)題：你能否根據(jù)已有的知識(shí)和利用下面提供的器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究一下重力所做的功與動(dòng)能的變化量的關(guān)系，并以此來(lái)驗(yàn)證動(dòng)能定理？ 提供的器材有：電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、刻度尺。 ②需要測(cè)量和記錄哪些數(shù)據(jù)？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。 ③如何利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算重力所做的功和動(dòng)能的變化量？ ④如何正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的表格。 ⑧請(qǐng)發(fā)揮你的想象猜測(cè)一下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是什么？ 實(shí)驗(yàn)探究：外力（重力）對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系 請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)已有的知識(shí)，結(jié)合提供的實(shí)驗(yàn)器材，在小組討論的基礎(chǔ)上，寫(xiě)出你們的實(shí)驗(yàn)方案。討論時(shí)請(qǐng)圍繞下列問(wèn)題進(jìn)行： １、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？為什么這樣設(shè)計(jì)？（實(shí)驗(yàn)結(jié)束后叫學(xué)生上臺(tái)演示其實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程） 師生探討：如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器側(cè)放于桌面上，使限位孔伸出桌面外，將夾有重錘的紙帶從下向上穿過(guò)限位孔，用一手壓住打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，另一手提住紙帶的上端，使紙帶豎直，重錘緊靠在下邊的限位孔處，先開(kāi)啟電源使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，然后放手使紙帶在重錘的帶動(dòng)下自由下落，結(jié)果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，利用打了點(diǎn)的紙帶來(lái)計(jì)算重力所做的功與動(dòng)能變化量的定量關(guān)系。 ２、如何計(jì)算重力所做的功和動(dòng)能的變化量？ 師生探討：在紙帶上取兩個(gè)合適的點(diǎn)（如下圖中紙帶上的B點(diǎn)和E點(diǎn)），用刻度尺測(cè)出這兩點(diǎn)間的距離，根據(jù)功的定義可知：，采用求平均速度的方法求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B、E兩點(diǎn)時(shí)，重錘的速度vB和vE，再根據(jù)動(dòng)能的計(jì)算式計(jì)算打B、E兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能及其動(dòng)能的差值。 ３、需要測(cè)量和記錄哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？（實(shí)驗(yàn)后由學(xué)生用圖示方式板書(shū)出來(lái)） ４、如何設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格？（學(xué)生板書(shū)并填入實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)） SBE SAC SDF tAC tDF ５、操作實(shí)驗(yàn)，測(cè)量和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（教師巡回指導(dǎo)） ６、如何正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？ ①表格處理數(shù)據(jù)（學(xué)生板書(shū)并填入數(shù)據(jù)處理結(jié)果） ②圖像處理數(shù)據(jù)（學(xué)生板書(shū)并作出圖像） 比較觀(guān)察得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)數(shù)據(jù)處理可知：重力所做的功與物體動(dòng)能的改變量在誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。 定理的驗(yàn)證：合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。即： 實(shí)驗(yàn)評(píng)估： 學(xué)生實(shí)驗(yàn)中好的方面和錯(cuò)的或有待改進(jìn)的地方，進(jìn)行評(píng)估。 ①在你的實(shí)驗(yàn)中，主要誤差是什么？你是如何減少誤差的？ ②你認(rèn)為如何改進(jìn)，可以使你的實(shí)驗(yàn)更好一些？ 合作與交流 與同學(xué)交流討論，了解他們制定的探究計(jì)劃和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，了解有那些地方是值得你學(xué)習(xí)的。 完成一份實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告。 設(shè)計(jì)說(shuō)明：讓學(xué)生了解探究學(xué)習(xí)的一般程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證物理規(guī)律的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)作性思維。 深化理解：正功和負(fù)功 對(duì)動(dòng)能定理的分析可知，動(dòng)能的增量是正值，力對(duì)物體做的功是正值，就說(shuō)力對(duì)物體做正功；動(dòng)能的增量是負(fù)值，力對(duì)物體做的功是負(fù)值，就說(shuō)力對(duì)物體做負(fù)功。 1、結(jié)論：正功使物體的動(dòng)能增加，負(fù)功使物體的動(dòng)能減少。 2、提問(wèn)：在汽車(chē)起動(dòng)、加速、減速、剎車(chē)的各個(gè)過(guò)程中，分別有哪些力對(duì)汽車(chē)做功？哪些力對(duì)汽車(chē)做正功？哪些力對(duì)汽車(chē)做負(fù)功？ 3、拓展：物體在粗糙的斜面上下滑時(shí)各力做功的情況分析，特別要說(shuō)清各力做正功和做負(fù)功的情況。 案例分析： 一顆質(zhì)量是40g的子彈以100m/s的速度瞬間擊穿一個(gè)蘋(píng)果，子彈穿過(guò)蘋(píng)果后，速度降為60m/s。問(wèn)子彈擊穿蘋(píng)果前后的動(dòng)能變化是多少？蘋(píng)果對(duì)子彈做了多少功？ [分析思路]①對(duì)象：子彈 ②過(guò)程：在子彈擊穿蘋(píng)果的過(guò)程中 ③狀態(tài)：取擊穿前后的兩個(gè)狀態(tài)為研究狀態(tài) ④用動(dòng)能定理立式求解： [解答]已知子彈m=40g=4.010-2kg ,初速v1=100m/s 末速v2=60m/s，由動(dòng)能定理可知蘋(píng)果對(duì)子彈做的功為 代入數(shù)值得W=－128J。 負(fù)號(hào)表示蘋(píng)果對(duì)子彈做負(fù)功，使子彈的動(dòng)能減少。 設(shè)計(jì)說(shuō)明：強(qiáng)調(diào)分析思路和規(guī)范解題；進(jìn)一步加深對(duì)正功和負(fù)功的物理意義的理解；不宜舉例過(guò)難過(guò)復(fù)雜的題目 STS：公路上為什么要限制車(chē)速？ 指導(dǎo)學(xué)生閱讀理解車(chē)輛碰撞時(shí)損壞的程度和事故的嚴(yán)重性跟碰撞前車(chē)輛的動(dòng)能大小有關(guān)，而車(chē)輛的動(dòng)能取決于車(chē)輛的質(zhì)量和速度的平方。質(zhì)量大的速度小，質(zhì)量小的速度可以大些。 設(shè)計(jì)說(shuō)明：培養(yǎng)學(xué)生了解實(shí)際問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 家庭作業(yè)與活動(dòng)：①課本P45 ②上網(wǎng)查閱有關(guān)資料，加深用動(dòng)能定理解決問(wèn)題的意識(shí)。 教學(xué)反思： “探究型教學(xué)法”是力圖在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)發(fā)展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生的智能鍛煉與開(kāi)發(fā)創(chuàng)造良好條件。 在實(shí)際操作中，由于學(xué)生個(gè)體存在差異，學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案不夠完美，甚至是錯(cuò)誤的，但由于每個(gè)學(xué)生都積極參與了建立物理規(guī)律的全過(guò)程，付出過(guò)艱辛的勞動(dòng)，所以同學(xué)們對(duì)整個(gè)過(guò)程十分熟悉，感到自然真切，對(duì)所得結(jié)論理解透徹，記憶持久，運(yùn)用自如，尤其是變被動(dòng)地接受知識(shí)為主動(dòng)去探究新知，其興趣、注意力和科學(xué)態(tài)度就在無(wú)意識(shí)中大大增強(qiáng) 板書(shū)設(shè)計(jì)： ３．１探究動(dòng)能變化跟功的關(guān)系 一、 理論探求新知-----動(dòng)能和動(dòng)能定理 利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律推導(dǎo) １．動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能量叫動(dòng)能。 ①(單位：焦耳J1J=1kg?m/s2) ②動(dòng)能與功都是是標(biāo)量 ③動(dòng)能是狀態(tài)量，功是過(guò)程量 ２．動(dòng)能的增量：一個(gè)過(guò)程的末動(dòng)能減初動(dòng)能 ３．動(dòng)能定理：力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。即 二、實(shí)驗(yàn)探求驗(yàn)證――恒力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系 深化理解：正功和負(fù)功