2020-2021學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 9 實驗：驗證機(jī)械能守恒定律（1）教案 新人教版必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 9 實驗：驗證機(jī)械能守恒定律（1）教案 新人教版必修22020-2021學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 9 實驗：驗證機(jī)械能守恒定律（1）教案 新人教版必修2年級：姓名：- 6 -實驗:驗證機(jī)械能守恒定律【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運(yùn)動的速度。2、掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。3、通過學(xué)生的獨立思考解決實驗中遇到的問題，以及對實驗數(shù)據(jù)的處理。過程與方法通過用紙帶與打點計時器來驗證機(jī)械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。培養(yǎng)學(xué)生合作探究的精神。情感、態(tài)度與價值觀通過實驗驗證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激

2、發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，合作能力，獨立思考的能力，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力?！窘虒W(xué)重點】1、 掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。2、 引導(dǎo)學(xué)生主動思考，培養(yǎng)學(xué)生合作探究的能力。【教學(xué)難點】1、如何設(shè)計驗證機(jī)械能守恒定律的實驗2、實驗數(shù)據(jù)誤差分析及如何減小實驗誤差的方法【自主學(xué)習(xí)】1、 機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容是 。2、 能否設(shè)計一個驗證機(jī)械能守恒定律的實驗過程？3、 推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實驗中的具體表達(dá)式。4、 如何求出a點的瞬時速度va？5、如何確定重物下落的高度？6、怎樣分析得到的實驗數(shù)據(jù)？【合作研學(xué)】1、 實驗的設(shè)計

3、思想？實驗中需要哪些器材？2、 本實驗實驗步驟有哪些？3、 實驗中有哪些注意事項？4、 哪些環(huán)節(jié)會對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響？教學(xué)過程：教師活動： 1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實驗中的具體表達(dá)式。在圖1中，質(zhì)量為m的物體從o點自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點a和b的機(jī)械能分別為：ea=， eb=如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)械能守恒，于是有ea=eb，即=上式亦可寫成圖201234s1s2s3h1h2h3h4該式左邊表示物體由a到b過程中動能的增加，右邊表示物體由a到b過程中重力勢能的減少。等式說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。為了方便，可以直接從開始下落的o點至任意一點（

4、如圖1中a點）來進(jìn)行研究，這時應(yīng)有：-本實驗要驗證的表達(dá)式，式中h是物體從o點下落至a點的高度，va是物體在a點的瞬時速度。2、如何求出a點的瞬時速度va？根據(jù)做勻加速運(yùn)動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出a點的瞬時速度va。圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從o點開始依次取點1，2，3，圖中s1，s2，s3，分別為02點，13點，24點 各段間的距離。根據(jù)公式，t=20.02 s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，各點相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，.3、如何確定重物下落的高度？

5、圖2中h1，h2，h3，分別為紙帶從o點下落的高度。根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機(jī)械能守恒定律。教師引導(dǎo)學(xué)生思考下列問題：1、該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點o為計時起點，o點的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？2、是否需要測量重物的質(zhì)量？3、在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？為什么？4、實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？5、測量下落高度時，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？學(xué)生活動：思考老師的問題，討論、交流。選出代表發(fā)表見解。1、因為打點計時器每隔0.0

6、2 s打點一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔 t =0.02 s.2、因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗證就行了。3、打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。4、必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。5、這個同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠(yuǎn)些好。教師活動：聽取學(xué)生

7、匯報，點評，幫助學(xué)生解決困難。進(jìn)行實驗：教師選擇實驗構(gòu)思較好的小組在臺上演示實驗，由小組成員講出實驗的原理，實驗的步驟，以及數(shù)據(jù)的處理方法。再由其它組的成員共同探討實驗的合理性。梯練固學(xué)1、為進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。2、物體做自由落體運(yùn)動時，只受 力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落h高度時速度為v，應(yīng)有mgh= ，故只要gh=1/2v2成立，即可驗證自由落體運(yùn)動中物體的機(jī)械能守恒。3、在打出的各紙帶中挑選出一條點跡 ，且第1、2兩打點間距離接近 的紙帶。4

8、測定第n個點的瞬時速度的方法是：測出與n點相鄰的前、后兩段相等時間t內(nèi)下落的距離sn和sn+1，有公式vn= 算出。5在驗證機(jī)械能守恒定律時，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。6在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中a點為打下的第一個點，0、1、2為連續(xù)的計數(shù)點?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為t。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運(yùn)動的加速度大小表達(dá)式為_ _。在打第5號計數(shù)點時，紙帶

9、運(yùn)動的瞬時速度大小的表達(dá)式為_ _。要驗證機(jī)械能守恒定律，為減小實驗誤差，應(yīng)選擇打下第_號和第_號計數(shù)點之間的過程為研究對象。7某次“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，用6v、50hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，o點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為a、b、c、d，各計數(shù)點到o點的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。打點計時器打出b點時，重錘下落的速度vb= m/s，重錘的動能ekb= j。從開始下落算起，打點計時器打b點時，重錘的重力勢能減小量為 j。根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出b點的過程中，得到的結(jié)論是 。 【課堂小結(jié)