高中物理《探究功与速度变化的关系》实验教学设计改进

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摘 要：本节课设计能遵循教学规律，通过探究、讨论、指导等多样化的教学方式，有层次地组织教学，进而突出了教学重点和难点。另外在探究过程中，能有效地促进学生的参与程度与认知程度。通过合理地设置由浅入深、前后连贯的一系列问题，引导学生讨论、交流，从定向探究把学生逐步引向自由探究，最终确定了实验方案。

关键词：高中物理； 物理量； 速度； 做功； 创新设计； 改进

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2016）03-029-002

高中物理中的一些实验在教学实践中实施起来总会存在某些问题，如操作不便、现象不明显、材料难寻等等。为此笔者在实践中通过反复尝试与探索，对效果不明显的实验进行了改进。以下是功与速度变化关系实验各个环节的创新设计及改进。

一、教材和学情分析

本节内容是前面两节内容的继续，用做功与能量的关系探索另一种能量及其表达式：动能。由于动能的问题比较复杂些，所以本节暂不直接涉及动能，而是先研究一个与动能密切相关的物理量──速度──与做功的关系。本节内容是寻求动能表达式的实验探究过程，而下节内容（动能和动能定理）是寻求动能表达式的理论探究过程，本节内容的实验探究为下节内容的理论探究奠定了一个实践认识基础，起到很好的铺垫作用，前后两节内容共同构成了一个较为完整的体系。

二、重点难点

本节教学内容的重点是实验方案的设计，难点是通过对实验数据的分析得出功与物体速度变化的关系。

三、教学设计

1.教学环境设计：实验室，配合多媒体及电脑辅助。（如图1）

2.学生安排设置：将学生分成三人为一实验小组。分组考虑分层，思维活跃、操作能力强的同学安排同组，实验能力差或不喜欢动手的同学同组，这样一方面可以避免一部分同学做实验变成旁观，另一方面方便教学中老师对这部分同学进行指导。

3.实验器材准备：预备两套实验器材，气垫导轨（加装橡皮筋弹射装置）、光电门搭配的实验组合；长木板（加装橡皮筋弹射装置）小车打点计时器搭配的组合；装有Excel软件的笔记本电脑。（如图2、3）

4.过程设计：

环节1：创设问题情境，提出预设的问题。

以弹弓发射弹丸引出做功与速度关系的讨论。借助多媒体显示弹弓图片，并展示弹弓实物，引导学生根据生活经验与所学知识进行思考，吸引学生注意力，激发学习兴趣。

环节2：引导学生进行猜想与假设。

我通过引导学生对更多实例分析，如推铅球、掷标枪等，使学生获得感性认识：做功多少与物体获得速度有密切关系，为下一步定量研究做好铺垫。

环节3：引导学生制定计划与设计实验。

实验方案的制定是探究是否顺利的关键，由于本实验涉及的内容较多，学生综合考虑有一定的难度，且实验器材已经限定，故教师可以用设问或思考方向提示等方式引导学生，以帮助学生设计实验。根据器材，我先把研究对象确定为橡皮筋对物体做功，然后设定了以下七组问题，引导学生重点讨论：

第一组：橡皮筋做功的数值方便测定吗？有没有什么方法可以不测功的数值大小，也可以分析出功与速度的关系？让学生开放讨论，可以引导学生阅读教材P70页参考案例二，帮助学生领悟到这种技巧方法，即测量转换，可以不去测出功的具体数值，而是让力所做的功成倍数关系增加，把每次力做的功记为w、2w、3w……再测出做功后物体速度的变化，最后找功与速度的关系。

第二组：如何使橡皮筋做的功成倍数增加？学生可得出方案，使用完全相同的橡皮筋，增加橡皮筋条数，使这些橡皮筋并联在一起，且保证每次橡皮筋拉伸长度一样。

第三组：根据我们提供的器材，可以用橡皮筋对木板上的小车做功，或用橡皮筋对导轨上的滑块做功，但这里有没有什么别的力干扰橡皮筋做功？如果有怎么解决相应问题？接着学生讨论，根据以往实验经验，可以想到长木板需要平衡摩擦，而气垫导轨需要调节水平。

第四组：解决了做功问题，如何确定物体速度的变化？确定速度变化需要测两个速度，为了简便我们可以让橡皮筋由静止弹射一个物体，这样物体获得的速度同时也就是这个过程速度的变化了。

第五组：结合以前学过的测速度的知识，可以怎样测速度呢？学生可能想到的方法，打点计时器测速度，光电门测速度，平抛测初速度等。

第六组：实验过程中，我们应该测哪个阶段的速度呢？因为橡皮筋作用下物体做加速运动，之后匀速运动，所以学生可以想到应该测匀速阶段的速度。

第七组：最后，我们可以用什么方法来处理实验数据呢？由于前面我们学习“探究加速度与力、质量的关系”时接触过类似问题，学生很容易能想到作图线的方法。那做什么样的图像呢？通过讨论，学生可以想到分别作出W-V，W-V2 ，W-V3，W-等关系曲线，从中寻求答案。

环节4：进行实验。

根据面前的实验器材选择思路进行实验。通过学生分组实验，培养团结协作的团队精神，提高学生动手能力。

环节5：处理数据，并得出结论。

引导学生把实验数据记录到设计好的表格中，指导学生用Excel软件进行数据处理。

让学生亲身体验现代技术的便捷。

环节6：展示交流。

请部分小组派代表展示本组获得数据和图像并做出实验结论。

环节7：课后作业。

让学生对实验进行评估与反思。失败的学生分析造成实验失败的原因，成功的同学要总结成功经验，分析实验还有哪些方面可以改进，以进一步减小实验误差，提高实验准确性。

四、反思评价

本节课设计能遵循教学规律，通过探究、讨论、指导等多样化的教学方式，有层次地组织教学，进而突出了教学重点和难点。另外在探究过程中，能有效地促进学生的参与程度与认知程度。通过合理地设置由浅入深、前后连贯的一系列问题，引导学生讨论、交流，从定向探究把学生逐步引向自由探究，最终确定了实验方案。使学生能在科学探究的海洋中，增强了参与意识，展现了学习的积极性、主动性，最终达到了学有兴趣、学有所得的目的，实现了本堂课的教学目标。