高一物理探究外力做功与物体动能变化的关系教案
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中山纪念中学 物理组
【教学目标】
1.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，知道动能定理的使用条件，会用动能定理进行计算。
（3）会用实验的方法来探究物理定理或规律。
（4）理解动能定理的理论推导过程。
（5）会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的规范步骤。
2.过程与方法
(1) 探究外力对物体所做的功与物体动能变化的关系。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。
3.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。
【教学重点】
实验探究恒力做功与动能变化之间的关系及动能定理。
【教学难点】
结合牛顿第二定律及运动学有关知识推导动能定理。
【教学资源】
多媒体方面有两段录像片段、两张图片、PPT课件；分组用实验器材有电火花打点计时器、重锤、纸带、刻度尺等。
【教学方法】分组实验法、讨论法、讲授法。
【教学过程】
一、 新课引入
通过“嫦娥一号卫星发射”和“悍马火箭发射车发射火箭”两段视频，使同学们意识到外力做功可以改变物体的动能。外力做正功，则物体的动能增加；外力做负功，则物体的动能减少。于是，不失时机地提出：外力做功W合与物体动能的改变量ΔEk有何大小关系？怎样来探究这两者的大小关系？从而引出这堂课的主题：探究外力做功与物体动能变化的关系。
二、 实验探究
此环节是本次课的重点，首先让大家明白本次探究实验的目的是什么？为了达到目的，应怎样设计实验？实验方案确定之后，再进行选择、组合实验器材。试验的步骤是什么？
试验中的难点是怎样计算重锤的动能，怎样确定重锤的瞬时速度。这又要用到同学们在上学期学到的运动学的知识。通过计算重锤通过两个不同位置时的动能，得到重锤动能的改变量ΔEk，在此过程中，重力做功W=mgh很容易计算，从而同学们通过自己动手计算，来探究W和ΔEk的大小关系。
用幻灯片打出本实验得到的纸带，引导同学们明确怎样处理纸带上的数据，并给出数据记录及处理参考表格。
图1：纸带示意图
SBE SAC SDF TAC TDF
表1：数据记录表格
VB=SAC/TAC VE=SDF/TDF EKB=1/2MVB2 EKE=1/2MVE2 △EK=EKE-EKB WG=mgSBE
表2：数据处理表格
实验数据处理完毕后，引导同学们得出：在误差允许的范围内W合=△Ek
考虑到影响到实验结果的因素：1、纸带与打点计时器的摩擦，2、空气阻力，制定以下实验步骤及注意事项。
实验步骤：(1).把打点计时器固定在至于着边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。
(2).把重锤连接到纸带上，另一端穿过计时器的限位孔，用手指提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
(3).先通电源，再松手，让重物带着纸带自由下落。
(4).重复几次，挑选一条点迹最清晰的纸带。
注意事项：(1)两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力
(2)松手时，应使纸带在竖直方向
(3)选距起始点稍远的点开始计算
三、理论分析与论证
通过第二环节的实验，同学们已经得出W=ΔEk，此环节中再运用牛顿第二定律与匀变速直线运动相结合，从理论上证明了W=ΔEk成立（需给出具体的物理情景）。至此，从实践和理论两个方面均证明了W=ΔEk是成立的，为下一个环节总结动能定理做好了充分的准备。
四、 结论
有了实践和理论两方面的支持，现在可以毫不犹豫地给出动能定理，从而本次课的教学目标完成了。
五、 理论应用
【例题】质量为m的重球在距地面高为H处自由下落，打入沙坑的深度h。求沙子对重球的平均阻力f。
六、 课后作业
1. 思考：本实验中，为什么重力做的功会比动能的改变稍大？
2. 作业：教材练习题的第1、2题。
附：本堂课的教学流程
