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一、课程标准
通过实验,探究恒力做功与物体动能变化的关系;理解动能定理,用动能定理解释生活何生产中的现象。
二、教学目标
知识与技能:
1、知道外力对物体做功可以改变物体的动能;
2、理解动能定理,知道动能定理的适用条件,会用动能定理进行计算;
3、会用实验方法探究物理定理或规律;
4、理解动能定理的推导过程;
5、会用动能定理解决力学问题,知道用动能定理解题的一般步骤;
过程与方法:
1、探究外力对物体所做的功与物体动能的变化关系。经历探究的主要环节,通过实验设计、观察实验现象、记录和处理实验数据、通过分析、比较、归纳得出实验结果,通过理论分析、推导与论证,得到外力做功与物体动能变化的关系,体会科学探究的方法;
2、通过理论分析与论证的过程,使学生受到理性思维的训练;
3、通过实践与拓展,使学生灵活迁移所学知识解决实际问题;
4、通过阅读活页资料,扩大学生的视野,丰富学生的知识面;
情感态度与价值观:
1、通过实验与探究,培养学生的探究意识和实践能力;
2、经历讨论与交流,培养学生的语言表达表述能力和团结协作的学习精神;
3、通过实践与拓展,培养学生对知识的灵活迁移能力和实际应用能力;
4、通过阅读资料活页,培养学生的阅读、理解能力,使学生养成了解社会、关注社会的责任感;
三、教学建议
教材处理
1、课时建议:2课时
第一课时:1)通过列举日常生活中的实例提出问题,即外力做功与物体的动能的变化之间有什么关系;
2)要求学生根据自己的经验提出猜想;
3)要求学生分组讨论,设计实验探究方案、实验步骤,选择实验器材,设计记录数据的表格;
4)全班讨论各种实验方案的可操作性、优缺点以及改进方法;
5)提供一些实验器材,让学生在明确实验目的的情况下,进行实验操作、记录数据、并对实验数据进行处理与分析并归纳得出结论;
第二课时:1)归纳总结出外力做功与物体的动能的变化关系;
2)通过理论分析与论证推导出外力做功与物体的动能的变化关系;
3)教师利用平抛仪做动能定理的验证性实验;
4)综合实验与探究和理论分析的结果归纳总结,得到动能定理文字表述和数学表达式,以及动能定理的适用条件;
5)通过例题,总结运用动能定理解决力学问题的思路和方法,认识利用动能定理解题的优越性;
6)通过实践与拓展来体现学以致用的理念;
7)通过资料活页拓展学生的视野;
8)通过课后练习巩固所学知识;
2、重点、难点的处理
第一课时:
重难点:1)要求学生分组讨论,设计实验探究方案、实验步骤,选择实验器材,设计记录数据的表格;
2)全班讨论各种实验方案的可操作性、优缺点以及改进方法;要求学生根据自己的经验提出猜想;
处理建议:1)如果课堂时间不够,可以先让学生设计实验探究方案方案,而实验步骤,选择实验器材,设计记录数据的表格等过程可以作为第一课时的课后作业,让学生回家完成一份完整的实验设计报告。
2)设计该实验的关键是把外力做功和物体的动能变化量统一起来,设计时必须从两个方向考虑,但学生往往不能明确清晰地把握设计思路,需要教师在教学过程中加以引导提示。
3)本节课的成功与否取决于学生自主学习积极性的高低,因此,教师可以教学过程中多加鼓励,让学生充分感受到自主学习的快乐。
第二课时:
重难点:1)综合实验与探究和理论分析的结果归纳总结,得到动能定理文字表述和数学表达式,以及动能定理的适用条件;
2)通过例题,总结运用动能定理解决力学问题的思路和方法,认识利用动能定理解题的优越性;
处理建议:1)本节课安排了一道例题,其目的是突出运用动能定理解决力学问题的思路和方法,认识利用动能定理解题的优越性。因此,建议在讲解过程中,把处理该类问题的步骤在解题过程中特别列出并强调。(即:分析物体的受力情况,列出各个力所做的功,明确物体的初动能和末动能。)
2)解题结束后,要通过例题归纳出动能定理的适用范围,使学生清楚的知道不论外力是否为恒力,也不论物体是否做直线运动,动能定理都成立。
3)解题结束后,可以要求学生再用牛顿运动定律和运动学的公式求解同一问题,并进行比较,可以使学生体会到应用动能定理解题,不涉及物体运动过程中的加速度和时间,比较方便。。
演示实验
1、在教师教学用书中提出,本节课既简单又操作方便的实验方案是通过物体自由下落过程中,外力做功与物体动能变化的研究来实现,选用电火花打点计时器等仪器。我个人认为,用电火花打点计时器来完成实验,误差可能会较大。能否用平抛仪和刻度尺,利用平抛运动的特点,通过较重物体在平滑轨道下滑过程中,重力做功与物体动能变化的研究来实现。
理论推导:重力做功:W合=Gh1(h1为物体在平抛仪上的起点到水平槽的高度)动能变化量:△Ek=mv2/2=mgs2/4h2(h2为水平槽到水平落点高度,s&nbs您现在访问的是中国学科吧旗下教案网http://www.jsfw8.com/jafs/
p;为物体水平射程),因此,W合=△Ek即:Gh1=mgs2/4h2所以,只须证明h1=s2/4h2
2、课本实验成功的关键:①物体需要做自由落体运动,即要取第一和第二点之间的距离约为2毫米的纸带,②重物在质量大一点的好。③测定速度时,距离取长一些,④尽量减少纸带和打点计时器的摩擦
改进实验成功的关键:①物体从静止开始下滑,②距离的测量要精确到毫米,③高度测量时要使用重锤线,④水平射程要测量多次取平均值。
3、替代的实验器材:平抛仪,重锤线,刻度尺
实验效果:实验室没有上班,没有做实验检验,从感觉上会好一些。
探究、讨论方式
1、探究要素的选取:通过什么运动形式的研究来探究外力做功与物体的动能的变化关系
2、讨论的铺垫:先复习外力做功和动能的有关知识,然后引导学生思考两着之间量的关系。
3、讨论的设问:依照教材提出的八个问题
学生学习指导
1、在探究过程中,重点引导学生从外力做功和物体的动能变化量两个方向思考,选择受力情况较为简单,而动能变化量又较容易得到的具体运动形式,同时要考虑误差的大小。
2、解题过程中,要求学生思考运用动能定理解决问题的优点和方法、步骤。
学生学习评价
评价内容:1、知道外力对物体做功可以改变物体的动能;
2、理解动能定理,知道动能定理的适用条件,会用动能定理进行计算;
3、会用实验方法探究物理定理或规律;
4、理解动能定理的推导过程;
5、会用动能定理解决力学问题,知道用动能定理解题的一般步骤;
6、探究外力对物体所做的功与物体动能的变化关系。经历探究的主要环节,通过实验设计、观察实验现象、记录和处理实验数据、通过分析、比较、归纳得出实验结果,通过理论分析、推导与论证,得到外力做功与物体动能变化的关系,体会科学探究的方法;
7、学生受到的理性思维的训练;
8、学生灵活迁移所学知识解决实际问题的能力、探究意识、实践能力、语言表达表述能力、团结协作的学习精神
评价形式:1、书面考试;
2、完整的书面实验设计;
3、实验过程的评价
一位同学用手拿住纸带的上端,小心竖直地向上提,并使重锤靠近打点计时器,另一位同学用一手按住打点计时器,另一手接通电源,接通电源后,提纸带的学生突然松开纸带让纸带在重锤的带动下向下运动。
7、提供一些实验器材,让学生在明确实验目的的情况下,进行实验操作、记录数据、并对实验数据进行处理与分析并归纳得出结论;(同时进行实验过程的评价(包括教师评价、组长评价、同学评价和自我评价))。
8、归纳总结出外力做功与物体的动能的变化关系;即合外力对物体所做的功等于物体动能的变化
9、通过理论分析与论证推导出外力做功与物体的动能的变化关系;例(自由落体运动过程)理论推导:重力做功:W合=Gh(h为物体运动的起点到地面的高度)动能变化量:△Ek=mv2/2-0=2mh2/t2-0(s为物体水平射程),因此,当W合=△Ek即:Gh=2mh2/t2所以,g=2h/t2(符合自由落体的运动学公式)
10、教师利用平抛仪做动能定理的验证性实验;
用平抛仪和刻度尺,利用平抛运动的特点,通过较重物体在平滑轨道下滑过程中,重力做功与物体动能变化的研究来实现。
让一个较重的金属球在平滑轨道下滑,用刻度尺测量出h2(水平槽到水平落点高度)s(物体水平射程)h1(物体在平抛仪上的起点到水平槽的高度)看看h1=s2/4h2是否成立。
理论推导:重力做功:W合=Gh1(h1为物体在平抛仪上的起点到水平槽的高度)动能变化量:△Ek=mv2/2=mgs2/4h2(h2为水平槽到水平落点高度,s为物体水平射程),因此,W合=△Ek即:Gh1=mgs2/4h2所以,只须证明h1=s2/4h2
11、综合实验与探究和理论分析的结果归纳总结,得到动能定理文字表述和数学表达式,以及动能定理的适用条件;
文字表述:合外力对物体所做的功等于物体动能的变化
数学表达式:W=Ek2-Ek1
适用条件:不论外力是否为恒力,也不论物体是否做直线运动,动能定理都成立。
12、让学生看例题,分组思考解题方法,
13、让两个学生把两种不同的解法写在黑板上,教师对解题过程和规范评讲(或由学生指出更好)
14、总结运用动能定理解决力学问题的思路和方法,认识利用动能定理解题的优越性;(建议在讲解过程中,把处理该类问题的步骤在解题过程中特别列出并强调。)
即:分析物体的受力情况,列出各个力所做的功,明确物体的初动能和末动能。)
15、课后P68练习
作业1、教材P68实践与拓展2、4、(二选一)
2、教材P68练习3、4