第4頁實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理使用教材人教版〔普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書〕?物理必修2?第七章第六節(jié)。二、實(shí)驗(yàn)改良要點(diǎn)課本的原始實(shí)驗(yàn)——用橡皮筋“探究功與速度變化的關(guān)系〞，其原理簡(jiǎn)單易掌握。但是該實(shí)驗(yàn)只能定性地探究功與速度變化之間的關(guān)系，不能定量地得出動(dòng)能定理，而且其探究方向較為單一。因此，本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)并交流總結(jié)，定量地探究動(dòng)能定理。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1、掌握功與物體速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。2、會(huì)運(yùn)用圖像法探究功與物體速度變化的關(guān)系。3、通過分組實(shí)驗(yàn)，得出動(dòng)能定理的根本內(nèi)容。并且注重學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和獲取證據(jù)的能力，并且學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估以及反思。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容1、采用學(xué)生已學(xué)過的根本運(yùn)動(dòng)模型，選取熟悉的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。A組B組C組實(shí)驗(yàn)方案水平牽引法自由落體法擺球法實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄坷ψ龉εc速度變化的關(guān)系探究直線運(yùn)動(dòng)中重力做功與速度變化的關(guān)系探究曲線運(yùn)動(dòng)中重力做功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)器材動(dòng)力學(xué)導(dǎo)軌裝置〔帶小車〕、毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺、拉力傳感器、砂和砂桶自由落體實(shí)驗(yàn)儀、小球、托盤天平、毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、光電門〔2套〕力的合成與分解實(shí)驗(yàn)儀、有孔小球、細(xì)線、托盤天平、毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、光電門〔2套〕實(shí)驗(yàn)原理測(cè)出兩光電門之間的距離l和小車所受拉力F，由此計(jì)算出拉力所做的功W=Fl。測(cè)出遮光片的寬度d，再利用小車通過兩光電門的時(shí)間?t1和?t2，由v=d/?t求出v1和v2。改變砂和砂桶質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。測(cè)出小球的質(zhì)量m和兩光電門間的距離h，由此計(jì)算出重力所做的功W=mgh。測(cè)出小球的直徑d，再利用小球通過兩光電門的時(shí)間?t1和?t2，由v=d/?t求出v1和v2。改變兩光電門間的距離，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。測(cè)出小球的質(zhì)量m，繩長(zhǎng)l0和小球的直徑d，由此得出擺長(zhǎng)l=l0+d/2。然后在量角板上讀出兩光電門之間的夾角α，并計(jì)算出重力所做的功W=mgl〔1-cosα〕。再利用小球通過兩光電門的時(shí)間?t1和?t2，由v=d/?t求出v1和v2。改變兩光電門間的夾角，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理方法通過列表和作圖，探究W與?v2的關(guān)系，以及圖像斜率的意義。經(jīng)過對(duì)圖像的分析，得出動(dòng)能定理的根本表達(dá)式。2、將A組實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝，定量地探究變力做功時(shí)功與物體速度變化的關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)】用“水平牽引法〞探究變力作用下功與速度變化的關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)器材】動(dòng)力學(xué)導(dǎo)軌裝置〔帶小車〕、毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺、拉力傳感器、位移傳感器、砂和砂漏【實(shí)驗(yàn)原理】用拉力傳感器測(cè)出每段時(shí)間小車所受拉力Fn，用位移傳感器測(cè)出對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)小車的位移xn，由此計(jì)算出該段時(shí)間內(nèi)拉力所做的功Wn=Fnxn，然后對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程求和。再利用小車通過兩光電門的時(shí)間?t1和?t2，以及遮光片寬度d，由v=d/?t求出v1和v2。做出F-x圖像，觀察力的變化規(guī)律。并分析W與?v2比值的意義。改變兩光電門的距離，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。然后通過列表和作圖，探究W與?v2的關(guān)系，以及圖像斜率的意義。由此實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，變力做功時(shí)，動(dòng)能定理依然成立。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程1、引入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖，要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)稿。2、歸納學(xué)生設(shè)計(jì)方案，與課本原始實(shí)驗(yàn)一起，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。3、展開實(shí)驗(yàn)成果交流，對(duì)各分組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，總結(jié)規(guī)律。4、鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案展開進(jìn)一步地改造與創(chuàng)新，完成變力做功情況下動(dòng)能定理的探究。六、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)1、通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握了動(dòng)能定理的根本內(nèi)容。并且知道動(dòng)能定理不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)；不僅適用于恒力做功，也適用于變力做功。2、通過實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和證明設(shè)想的能力，并且學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)