動能定理實驗新解

【教材分析】 動能定理是力學(xué)中最重要的規(guī)律之一，它的應(yīng)用貫穿于以后的許多章節(jié)，但該節(jié)內(nèi)容又是學(xué)生第一次定量的研究能量，所以本節(jié)要求學(xué)生通過做功轉(zhuǎn)化成其它能量的數(shù)學(xué)描述，了解動能的概念。 【學(xué)情分析】 初中時學(xué)生已學(xué)過了動能的初步知識，這為本節(jié)教學(xué)奠定了一定的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解物體的動能與物體的質(zhì)量和速度的定量關(guān)系，為實驗探究外力做功與物體動能變化的定量關(guān)系做好鋪墊。 【教學(xué)目標(biāo)】 1．知識目標(biāo)：掌握動能的概念，會利用實驗探究認(rèn)識外力做功與動能的變化關(guān)系。 2．能力目標(biāo)：通過實驗探究，鍛煉學(xué)生的動手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生對實驗原理和方法的遷移能力和利用已知知識解決實際問題的能力。 3．情感目標(biāo)：在學(xué)生討論與交流的基礎(chǔ)上組織學(xué)生進(jìn)行探究性實驗，通過實際操作、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理等培養(yǎng)學(xué)生利用實驗解決物理問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。 【教學(xué)重點】 建立動能的概念，實驗探究外力做功與物體動能變化的定量關(guān)系，為理論推導(dǎo)動能定理奠定實驗基礎(chǔ)。 【教學(xué)難點】 實驗探究外力（重力）做功與物體動能變化的定量關(guān)系。 【教學(xué)手段】 分組實驗。 【教學(xué)過程】 一、課前預(yù)習(xí) 【知識】 1．動能：物體由于運(yùn)動而具有的能，叫動能。 2．動能的大小： （m為物體的質(zhì)量，v為物體的速度）。 可見，物體的動能跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。 m越大Ek越大：v越大Ek越大。 【問題】 1．自由落體運(yùn)動物體動能如何變化？其原因是什么？ 2．自由落體運(yùn)動的物體，重力所做的功WG與其動能的變化量ΔEk有何關(guān)系？ 3．你能否利用下面提供的器材設(shè)計一個實驗來探究一下重力所做的功與動能的變化量的關(guān)系？提供的器材有：電火花式打點計時器、紙帶、重錘、刻度尺。 4．如何設(shè)計實驗？為什么這樣設(shè)計？ 5．需要測量和記錄哪些數(shù)據(jù)？請設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。 6．如何利用實驗數(shù)據(jù)計算重力所做的功WG和動能的變化量ΔEk？ 7．如何正確處理實驗數(shù)據(jù)？請設(shè)計一個數(shù)據(jù)處理結(jié)果的表格。 8．請發(fā)揮你的想象，猜測一下實驗的結(jié)果是什么？ 二、課堂教學(xué) 【師】什么是動能？ 【生】物體由于運(yùn)動而具有的能叫動能。 【師】一個運(yùn)動的物體，其動能的大小如何計算？ 【生】物體的動能等于物體的質(zhì)量與速度平方的乘積一半，即： 。 【實驗演示】讓一小球做自由落體運(yùn)動。 【師】小球的速度如何變化？動能如何變化？ 【生】小球速度越來越大，動能也越來越大。 【生活實例】列車離站加速行駛時，速度越來越大，即動能越來越大：汽車剎車后，速度越來越小，即動能越來越小。 【師】什么原因?qū)е挛矬w的動能發(fā)生變化？ 【生】是由于外力對物體做了功。 【師】外力做功與物體動能改變量之間到底有什么定量關(guān)系？ 為了研究方便，以自由落體運(yùn)動中的重力做功為例，研究重力所做的功與物體動能改變量之間的定量關(guān)系。你能否根據(jù)已有的知識對這種關(guān)系作出猜想，并設(shè)計一個實驗來驗證你的猜想？ 【實驗探究】外力（重力）對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系 1．提供的實驗器材有：電火花式打點計時器、紙帶、重錘，刻度尺。 2．請同學(xué)們根據(jù)已有的知識，結(jié)合提供的實驗器材，在小組討論的基礎(chǔ)上，寫出你們的實驗方案。討論時請圍繞下列問題進(jìn)行： （ 1）如何設(shè)計實驗方案？（實驗結(jié)束后叫學(xué)生上臺演示其實驗操作過程） 【師生探討】將打點計時器側(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限位孔，用手壓住打點計時器，另一手握住紙帶的上端，使紙帶豎直，重錘緊靠在下邊的限位孔處，開啟電源使打點計時器工作，然后放手，使紙帶在重錘的帶動下自由下落。可以看到，打點計時器在紙帶上打下了一系列點，利用打了點的紙帶來計算重力所做的 WG與動能變化量ΔEK的定量關(guān)系。

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