【正文】  摘 要：本文利用“倍增法“解决了橡皮筋对小车变力做功的测量问题，通过Excle处理变力做功与速度关系的实验数据，并快速拟合了外力做功与小车速度的关系曲线，使本实验真正实现了课堂可操作、学生可探究的目的
　　关键词：Excel数据处理；变力做功；实验探究；教学设计
　　1、教材分析
　　本节是人教版高中《物理》必修二第七章第六节的內容，属于实验探究课。教科书引入本节内容的主要目的是为了让学生经历和体验探究的过程，同时帮助学生认识到动能定理不仅在恒力做功的条件下成立，在变力做功的条件下也是成立的。实验设计的思路是利用“橡皮筋变力做功倍增法”，每次用同一规格、不同数量的橡皮筋弹射同一辆小车，巧妙地避开功的具体測量，用Excel软件处理数据并得出结论。这个实验设计虽然新颖，但在实际操作中会遇到很多问题笔者从实验装置和数据处理两方面进行了深入的研究，并形成了如下教学设计
　　2、教学目标
　　(1) 知识和技能目标:
　　知道用一根橡皮筋所做的功为“单位的功”;会用打点计时器打下的纸带计算运动速度
　　(2) 过程和方法目标:
　　经历实验探究的过程;会用“倍增法”研究功与速度变化的关系，并利用图像法处理数据
　　(3) 情感、态度与价值观目标:
　　领会探究功与速度变化关系实验设计的思路，经历探究学习的情感体验过程，激发学习兴趣
　　3、重难点分析
　　重点:让学生体验实验探究的过程，理解“橡皮筋做功倍增法
　　难点:用图像法分析和处理实验数据。
　　4、教学方法
　　计算机辅助教学，小组合作，实验法，阅读法
　　5、实验器材准备
　　实验器材的准备
　　由于小车在木板上运动的轨迹不稳定，还会出现压橡皮筋的现象，实验时需对教材上原有的
　　实验装置(如图1所示)进行改进。







图1

　　所需器材如下
　　（1） 有轮缘的小车:小车前端加小钩，车上加若干砝码
　　（2） 铝合金斜轨道:轨道倾斜角度可调、轨道的两侧适当位置固定两个线圈
　　（3） 小钩
　　（4） 橡皮筋：橫断面为圆形，单根半径约为0.7mm，每组5根，长度约为62cm，两端分别系有小钩
　　（5） 电火花打点计时器、纸带(每小组5条)
　　（6） 坐标纸:每小组2张
　　（7） 长刻度尺:每组1个。
　　6、教学过程
　　6.1学生展示实验方案
　　通过展示交流，生生互动和师生互动，完善并确定最终实验方案：采用橡皮筋弹射小车来探究变力做功与物体速度变化的关系。
　　接着通过：橡皮筋对小车做的功怎么求或如何确定？小车的速度又该怎么求？如何选取和使用纸带等等。围绕这一系列的问题如何解决来激起学生探究的主动性和积极性，让他们在思考、争辩和体验中获得合理解决问题的方法。
　　上述问题解决后，我将安排学生阅读教科书“探究思路部分”。体会教科书对橡皮筋做功处理的巧妙。把一根橡皮筋做的功定义为“单位的功”，利用倍增法回避了功的测量。学生阅读后，我再向学生提出：小车在导轨上滑行时，摩擦会不会影响实验结果？如何消除摩擦力对实验结果的影响呢？如何判断自身重力与摩擦力平衡等问题，并请学生上台来演示如何平衡摩擦力，既活跃了课堂气氛，同时又锻炼了学生的实验操作技能。这样，层层推进设疑、释疑，最终水到渠成，接着安排学生分组实验。
　　6.2分组实验
　　在实验前明确小组成员具体分工，在实验的操作过程中，强调实验仪器的使用的规范性，以及实验操作顺序的重要性，并正确记录实验数据。
　　6.3数据处理，总结实验的优缺点
　　实验完成之后，首先请各小组关闭电源，然后让他们分析所得出的实验数据，并猜想功与速度之间是什么关系。此时教师并不做出任何肯定或否定的回答。学生猜想后，教师再提出：如何更直观、简便地分析二者的关系呢？此时学生会很自然地想到在坐标纸上做图像，接着各小组在坐标纸上建立坐标系，按各自的猜想做出W-V，W-V2图像或其他关系图像，随后围绕同学们的习作进行展示、分析和讨论。













　　6.4误差分析
　　橡皮筋的选择
　　实验成功的关键是橡皮筋的选择。本实验要求相同的橡皮筋，而市面上的成品橡皮筋粗细不一，一致性差。由于橡皮筋比较粗，当实验过程中橡皮筋的条数增至4根以上时，纸带上打出的点太少，以致找不到匀速阶段的点。为学生准备实验之前，我做了很多次的尝试和计算，选定了半径为0.7mm的细圆橡皮筋，实验效果很好。通过改良器材，提高实验的效率和效果，使这一实验能够落实到常规教学中。
　　7、课堂小结，布置作业
　　本节课我们首先根据实验目的提出问题(实验需要测量什么量，如何测)，然后设计实验(用打点计时器测速度，用“橡皮筋倍增法”来处理功)，进行实验(平衡摩擦，斜面作标记，先“打”后
　　“放”，多次实验)，数据处理(利用 Excel软件分别作出W和v、v2的关系图像)，最后得出W和v2成正比的结论。本节课的实验为下节《动能和动能定理》打下了坚实的实验基础。
　　作业:(1)请同学们参照教材71页的“做一做”，将课堂的实验数据输入自家电脑，并利用 Excel进行练习与操作;(2)预习下一节《动能和动能定理》
　　8、课堂反思
　　物理是一门实验的科学，实验注定与数据分析不可分离。这节课的教材设计虽然新颖，但落
　　实到实际操作上却需要花费很多心血。一是实验装置的准备，虽然基本仪器在实验室均有配
　　备,但需要提前组装，橡皮筋和小钩之类的物品还需要自备和自制;二是数据处理和作图，若按
　　常规作图往往费时较多，而且结论不明显，本设计中利用 Excel数据处理软件，实现了实时的数据处理和分析。两个难点的突破，让这一实验能够落实在常规教学中，帮助学生深刻地理解动能定理时代在进步，21世纪已然进入了信息化社会，计算机已经进入了普通家庭，我们却发现学生使用电脑更多的是娱乐和休闲。本教学设计使用 Excel软件，使得实验数据可以在课堂上高效地完成分析。笔者希望用此案例激发更多的物理老师参与到开发 Excel数据处理程序中来，让计算机真正为人类服务，更重要的是让学生更具备应用电脑解决实际问题的意识和能力。
　　参考文献：
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　　[3]邹玉探究功与速度变化的关系教学设计团湖南中学物理，2010(12):59
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