《實驗驗證機械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(2)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載實驗：驗證機械能守恒定律教學(xué)設(shè)計高中物理新課程將科學(xué)探究列為課程目標(biāo)和課程內(nèi)容， 并作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)物理的一種有效學(xué)習(xí)方式。 科學(xué)探究是學(xué)生在物理課程或現(xiàn)實生活的情境中， 通過自己去發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)查研究、動手操作、表達與交流等探究活動，獲得知識、技能、方法的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程?？茖W(xué)探究的目的是讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，獲得理智與情感的體驗， 積累科學(xué)知識與方法。 科學(xué)探究的目的是把學(xué)生置于動態(tài)、開放、生動、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，在自主學(xué)習(xí)、探索中，獲得學(xué)習(xí)體驗。我在高中物理教學(xué)中，試用滬科版高中物理課程標(biāo)準教科書，就“機械能守恒定律”，一課的教學(xué)，進行了實驗探究課的嘗試。這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計

2、過程如下：【設(shè)計思想】“只有重力做功時， 物體的動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化， 總的機械能如何變化？”是高一學(xué)生經(jīng)常遇到的一個問題。 這節(jié)課按照科學(xué)探究的要求， 組織高一學(xué)生根據(jù)力學(xué)知識，制定實驗計劃，設(shè)計方案和進行操作，通過科學(xué)探究，使學(xué)生對機械能守恒定律的得出、 含義、適用條件有一個明確的認識； 學(xué)會應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，探索物理規(guī)律，加深對科學(xué)的本質(zhì)和價值的理解；運用計算機輔助， 使學(xué)生親身體驗現(xiàn)代科技的影響， 掌握將信息技術(shù)作為知識獲取工具的方法?！窘虒W(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動的速度。2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。過程與方法：通過用紙

3、帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。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”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。【教學(xué)重點 】掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理?！窘虒W(xué)難點 】驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法?！窘虒W(xué)方法 】探究、講授、討論、學(xué)生分組實驗、練習(xí)?！窘虒W(xué)手段 】學(xué)習(xí)必備歡迎下載多媒體教學(xué)?！緦W(xué)法指導(dǎo) 】實驗探究【教學(xué)設(shè)想】預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容 實驗探究 突出重點， 突破難點 典型例題分析 鞏固知識 達標(biāo)提升。【教學(xué)用具 】

4、多媒體課件（配套設(shè)備）、電火花計時器、重物（質(zhì)量 300g±3g）、紙帶、鐵架臺、燒瓶夾、電源。【教學(xué)過程 】復(fù)習(xí)與引入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機械能守恒定律，掌握了機械能守恒定律的條件和公式。這節(jié)課我們通過實驗來驗證一下機械能守恒定律。一、實驗介紹1實驗?zāi)康模候炞C機械能守恒定律。2實驗原理： 本實驗驗證極其簡單情形下的機械能守恒自由落體運動。而且，針對的是及其特殊的過程從釋放點到某位置。思考 1：選擇重物時，選輕一點的好還是重一點的好？為什么？答案：我們要求重物作自由落體運動， 而阻力是不可避免地存在的， 為了減少阻力對實驗的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。思考 2：本實驗要不要測量物體的質(zhì)量

5、？22，所以無需測量物體的質(zhì)量答案：因為 mgh=1/2mvgh=v如果實驗要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。二、實驗器材：鐵架臺、打點計時器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物（帶鐵夾） 、毫米刻度尺等。三、實驗步驟：1按圖安裝實驗器材，電源接學(xué)生電源，并將輸出電壓調(diào)至 46V交流。接通電源前，用手提升紙帶至重錘靠近打點計時器處。2先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。關(guān)閉電源，取下紙帶備用。3重復(fù)步驟 2 兩次，打出 3 條紙帶。4取點跡清晰，且第一、二點距離接近 2mm的紙帶進行測量。先將第一點記為 O點，然后在紙帶上任取 5 個連續(xù)的點（或間隔點數(shù)相同的點） 1 2

6、3 4 5 ，如下圖所示。學(xué)習(xí)必備歡迎下載5驗證 O點到 2 點過程機械能守恒的方程為：mgh2=m，其中T 為 1 點到 2 點（或 2 點到 3 點）之間的時間間隔，如果在誤差允許的范圍內(nèi)等式成立，試驗就是成功的。同理，可以驗證O點到 3 點過程、 O 點到 4 點過程的機械能是否守恒。6拆下器材，放回原處。思考 3：對于實際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個點就是紙帶剛開始下落時打下的呢？答案： x =1/2gt 2 =1/2 ×9.8 ×0.022m 2×10-3m=2 mm，所以，紙帶上的頭兩個點間的距離應(yīng)接近 2mm。四、數(shù)據(jù)處理與分析依據(jù)剛才的實驗，

7、我們采集整理以下信息：數(shù)據(jù)序號123思考瞬 時 速 度 vn減少的重力勢增加的動能下落高度 h（n m）能 mghn（J）（ m/s）m （J）4: 可以回避起始點嗎（即處理紙帶時可以不用到起始點嗎）?ABh我們可以選取 A、B 兩點，比較它們的機械能 EA和 EB。若以點 B 為 0 勢能點，則有： EKAmg hEKB數(shù)據(jù)處理：MhVAVB勢能減少量動能增加量kgmm/sm/smg h(J)EK(J)10.50.481.31.60.22350.217520.50.631.21.60.28820.280030.50.681.41.80.31120.300040.51.711.52.30.76

8、680.7600過本實驗，我們可以得到的結(jié)論：EA和 EB 近似相等，從而驗證機械能守恒思考 5：如何測量物體的瞬時速度?學(xué)習(xí)必備歡迎下載答案： vB = v AC做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度，等于相鄰兩點間的平均速度。探究討論： 速度能不能用v =2gh或 v = gt計算？分析：（1）用 v =2gh 這種方法是根據(jù)機械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗證機械能守恒定律，所以不能用。（2 ）v = gt 這種方法認為加速度為 g ，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實際加速度必將小于 g，這樣將得到機械能增加的結(jié)論，有阻力作用機械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。圖象法處理數(shù)據(jù) ;五

9、、誤差分析1、偶然誤差：測量長度時會帶來誤差.2、系統(tǒng)誤差：實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力（主要是打點計時器的阻力）做功，故動能的增加量EK必定稍小于勢能的減少量EP。六、例題分析例 1：在“驗證機械能守恒定律”的一次實驗中，質(zhì)量 m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如上圖所示 ( 相鄰記數(shù)點時間間隔為 0.02s) ，那么：(1)紙帶的_(用字母表示 ) 端與重物相連；(2) 打點計時器打下計數(shù)點 B 時，物體的速度vB=_；學(xué)習(xí)必備歡迎下載(3) 從起點 P 到打下計數(shù)點 B 的過程中物體的重力勢能減少量EP=_，此過程中物體動能的增加量 Ek=_；(g 取 9.8m

10、s2)(4) 通過計算，數(shù)值上 EP_Ek( 填“ <”、“>”或“ =”) ，這是因為 _；(5) 實驗的結(jié)論是 _。例 2：在用打點計時器驗證物體自由下落過程中機械能守恒的實驗里，以下哪些步驟必要？請把它們選出， 并將它們的字母代號按操作順序填在后面橫線空白處 _A斷開電源，取下紙帶進行測量、記錄。B將紙帶固定在重錘上，并把它穿過打點計時器，提升到一定高度C接通電源，釋放紙帶D用天平測出重重錘的質(zhì)量E把打點計時器固定在支架上，并接在交流低壓電源兩端F用秒表測出重錘下落的時間例 3：在用自由落體運動做“驗證機械能守恒定律”實驗中，用天平稱得重物的質(zhì)量為 0.5kg ，所用電源的頻

11、率為 50Hz，某同學(xué)通過正確的實驗操作得到了一條理想的紙帶。紙帶上打出的點如圖所示（紙帶上的O點是第一個打印點，A、B、C、D、E 分別是每打兩個點的時間作為計時單位取的記數(shù)點，圖中數(shù)據(jù)單位為毫米），已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?.8m/s2 。選擇 B 點為初始點， D點為終點，則從打下 B點到打下 D點的過程中，重物的重力勢能的減少量為J ；重物動能的增加量為J。OABCD單位 ：mmE0125.0195.0280.0381.5497.5七、作業(yè)布置1資料：“活學(xué)活用”第35 頁第 2 題寫到作業(yè)本。【教學(xué)反思 】科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的熏陶， 提高科學(xué)文化素質(zhì)， 而且需要體驗科學(xué)探究過程，增強創(chuàng)新意識和實踐能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情，為終身發(fā)展，形成科學(xué)的世界觀和價值觀打下基礎(chǔ)。圍繞這一原則， 我們要積極的轉(zhuǎn)變教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。我所上的