“探究功與物體速度變化的關系”教學設計

新課程標準提出了科學探究的七要素：提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與認證、評估、合作與交流。在探究過程中，并不是每堂課都要讓學生完整地經歷這七個要素，我們應該分析在每個教學課題中最有利于培養學生哪幾個要素的能力，重點在這幾個要素上做文章，讓學生自主參與進來。下面我以“探究功與物體速度變化的關系”教學設計為例，談談我的一些心得體會。

【教學設計思路】 著重培養學生科學探究的兩方面能力：一是設計實驗能力，另一個是數據處理能力。力求激發學生探究未知、敢于創新的意識和樂趣，讓學生學會實驗數據處理的方法，學會在不同的圖像中尋找物理規律。

【教學重點】 探究功與速度變化關系的實驗設計和數據處理。

【教學難點】 一是實驗方案的形成過程，二是用重新定義坐標軸得到線性關系的方法，探索兩個物理量之間的定量關系。

【教學過程】

一、復習新課

從初中學過的動能概念引入，這節課通過實驗來研究外力做功與物體速度變化的關系。

二、新課教學

（一）設計實驗。通過啟發引導，學生逐步形成了一個正確的探究思路，避免了盲目性。

教師：在實驗中，要探究功與速度的關系，需要測量功與速度。我們怎樣解決這兩個量的測量問題呢？

1.有哪些方法可以測定小車獲得的速度？

學生：利用打點計時器打出的紙帶計算速度，利用光電門測定小車速度。

2.如何量度做功的量？

教師：我先給大家提供一個思路，可以通過兩種方式改變做功的量。

方式1：力不變，位移改變：如L、2L、3L……

方式2：位移不變，力改變: 如F、2F、3F……

同學們討論一下：可以通過什么力，用什么方式來改變物體做功的量呢？

在學生討論期間，教師巡視參與。

下面列舉幾種參考方案:

方案一：利用物體的自由落體運動，探究鉤碼重力做的功使小車獲得速度的關系。鉤碼下落高度H，獲得的速度為v，2v，依此類推找出功和速度的對應關系。

方案二：用鉤碼通過定滑輪拉動小車做功（重力做功）使小車獲得速度，探究鉤碼做的功（重力做功）與小車速度的關系。在小車運動位移相同時，用1個鉤碼做的功為1W，用2個鉤碼時做的功就是2W，依此類推找出功和速度的對應關系。

方案三:實驗中用橡皮筋的彈力拉動小車做功使小車獲得速度。橡皮筋的彈力是變力，所做的功是變力功，沒有現成的公式可以計算功的大小。但是在相同位移情況下，用1條橡皮筋做的功為1W，用2條橡皮筋做的功就是2W，依此類推找出功和速度的對應關系。

（二）確定實驗方案。

1.分析各種方案的優缺點，最后確定用橡皮筋來做實驗。

2.分析兩種測速度的方法的優勢。

（三）探究過程。

1.裝好實驗器材，把木板稍微傾斜，平衡阻力。

2.先用1條橡皮筋做實驗，把橡皮筋拉長到一定的位置，釋放小車。

3.用傳感器測出小車的速度。改用2條、3條……同樣的橡皮筋進行實驗，保持每次實驗中橡皮筋拉長的長度相同。

4.把小車第1次獲得的功記為1W，第2次，第3次……記為2W，3W ……并將測量出的數據記錄到表格中。

（四）數據處理。

教師：表格顯示的關系顯然不直觀，所以我們用圖像處理數據能夠更加清晰展示橡皮筋對小車做的功和小車速度的關系。建立直角坐標系，用縱坐標表示力對物體做的功W，用橫坐標表示物體的速度v，描點、連線，得出結論.

學生：作圖。得到一條明顯的曲線。

教師：我們從這條曲線能看出做功與速度的關系嗎？它們既不是正比關系也不是反比關系，那會是什么關系呢？如何通過圖像處理數據？回想一下我們做過的實驗中有沒有類似的？我們是如何處理的？

教師：我們在探究加速度與物體質量的關系時，是怎樣利用圖像法來確定各物理量之間關系的？

學生：通過猜想，加速度與質量可能是反比關系，所以我們重新定義坐標軸，畫出圖像，得到了一條直線，確定了加速度與質量的反比關系。

教師：通過兩個量的原始數據得到的圖像不是直線，我們就可以根據猜想它們可能的關系，重新定義坐標軸。在坐標紙上建立坐標系，作出W－曲線或者其他曲線，如果它是一條過原點的傾斜直線，則驗證了猜想。

三、作業（略）

【教學后記】

在探究式教學活動中，教師指導得太早、太細、太具體，學生的自主性就會降低，相反，教師指導得比較晚，學生的自主性就會加強，但又增加了探究的難度，甚至可能進行不下去。所以在這個時候，教師的指導和學生的自主性之間應該有一個比較合理的程度。

教師在設計一個具體的探究課題時，一定要分析這節課側重于培養學生哪幾個要素，比如我確定了要培養學生進行實驗和分析實驗的能力，那么提出問題可以由教師提出，教師猜想，教師來假設，將這些環節很快完成，這樣又解決了探究課時間不夠的問題。◆(作者單位：江西省南昌市第二中學)

□責任編輯：周瑜芽