2022年實驗驗證機械能守恒定律人教版教案

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載高中物理課堂教學(xué)教案年月日課 題§ 5.9試驗：驗證機械能守恒定律課 型新授課（ 2 課時）學(xué)問與技能教1會用打點計時器打下的紙帶運算物體運動的速度2把握驗證機械能守恒定律的試驗原理學(xué)過程與方法通過用紙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)的爭論方法目情感.態(tài)度與價值觀通過試驗驗證,體會學(xué)習(xí)的歡樂,激發(fā)學(xué)習(xí)的愛好；通過親身實踐,樹立“實踐為檢驗真理的唯獨標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀培育同學(xué)的觀看和實踐才能,培育同學(xué)實事求為的科學(xué)態(tài)度標(biāo)教學(xué)教學(xué)重點重把握驗證機械能守恒定律的試驗原理點教學(xué)難點.驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小試

2、驗誤差的方法難點教學(xué)探究.講授.爭論.練習(xí)方法教教具預(yù)備學(xué)重物.電磁打點計時器以及紙帶.復(fù)寫紙片.低壓電源及兩根導(dǎo)線.鐵架臺和鐵夾.刻度尺.小夾子手段精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載教 學(xué) 活 動新課導(dǎo)入 師：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機械能守恒定律,我們第一采復(fù)習(xí)一下什么叫做機械能守恒定律 .生：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機械能保持不變這叫做機械能守恒定律師：機械能守恒的條件為什么.生：只有重力和彈力做功師：自由落體運動中機械能為不為守恒.生：自由落體運動中物體只受到重力的作用,這個過程

3、只有重力做功,所以機械能為守恒的師：我們要想推導(dǎo)出機械能守恒定律在自由落體中的詳細(xì)表達(dá)式,可以依據(jù)什么來進(jìn)行推導(dǎo)呢 .生 1：可以通過牛頓運動定律進(jìn)行推導(dǎo) 生 2：可以依據(jù)動能定理進(jìn)行推導(dǎo)投影展現(xiàn)與一個自由落體運動相關(guān)的題目,從題目中知道有關(guān)的物理量,讓學(xué)生分別依據(jù)牛頓運動定律和動能定理推導(dǎo)機械能守恒定律,再一次熟識這個定律,并為本節(jié)課的教學(xué)打下基礎(chǔ) 新課教學(xué) 1.推導(dǎo)出機械能守恒定律在本試驗中的詳細(xì)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 的機械能分別為：學(xué) 生 活 動精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載1ea=2mv

4、2mgh,e = 1aab2mv2mgh精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載bb假如忽視空氣阻力,物體下落過程中的機械能守恒,于為有精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載e =e ,即1 mv 2mgh12=mvmgh精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載aba21abb2212精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載上式亦可寫成mvb2mva2mgh amgh b精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載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 過程中重力勢能的削減；等式說明,物體重力勢能的削減等于動能的增加；為了便利,可

5、以直接從開頭下落的o 點至精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載任意一點（如圖1 中 a 點）來進(jìn)行爭論,這時應(yīng)有：1 mv 2a2mgh - 本試驗要驗證精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載的表達(dá)式,式中h 為物體從o 點下落至a 點的高度, va 為物體在a 點的瞬時速度；師：在做試驗之前,我們第一要明確這樣幾個問題,第一這個試驗需要什么器材.生：最簡單想到的器材為重物.電磁打點計時器以及紙帶復(fù)寫紙片低壓電源及兩根導(dǎo)線,鐵架臺和鐵夾,刻度尺,小夾子師：打點計時器的作用為什么.生：記錄在紙帶上打的點,用這些點來求出物體在經(jīng)過某一點的速度師：低壓溝通電源為不為必需的.生：低壓

6、溝通電源并不為必需的,假如采納的為電火花計時器時,它所需要的電壓為溝通 220v,所以不需要低壓電源師：重物選取的原就為什么.為什么 .精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載生：密度比較大,質(zhì)量相對比較大,可以減小由于空氣阻力帶來的誤差師：試驗中仍有哪些應(yīng)當(dāng)留意的地方.生：計時器要穩(wěn)固在鐵架臺上,計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向,鐵架臺放在桌邊,計時器距地面的距離大約為1 m師：這樣做的目的為什么.生：計時器平面與紙帶限位孔在豎直方向上的目的為減小摩擦以減小試驗誤差的產(chǎn)生, 鐵架臺放在桌邊有利于重物下落到地面上,計時器距地面的距離較大的目的 為能夠有充分的時間使重物

7、下落,以便在紙帶上能夠打出較多的點,有利于進(jìn)行運算師：試驗中的誤差主要來源于哪里.生：重物和紙帶下落過程中要克服阻力, 主要為紙帶和計時器之間的摩擦力, 計時器平面不在豎直方向上；紙帶與計時器不平行：溝通電的頻率不等于 50 hz 測量數(shù)據(jù)時的誤差等等師：過程開頭和終結(jié)位置為怎樣挑選的.生：試驗用的紙帶一般小于1 m ,從起始點開頭大約能打出20 個左右的計數(shù)點,終結(jié)位置的點可以挑選倒數(shù)第一個點或者倒數(shù)其次個點,從這一個點向前數(shù)4 6 個點當(dāng)開頭的點師：這樣選取的目的為什么.生：這樣選取的目的為可以減小這兩個點瞬時速度和兩點之間的距離高度 h測量的誤差師：在數(shù)據(jù)處理時,為不為必需從打的第一個點

8、開頭呢.生：課文中有這樣的句子“紙帶上某兩點的距離等于重物下落的高度,這樣就能得到重物下落過程中勢能的變化”在第四節(jié)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了重力勢能的相對性,處理紙帶時挑選適當(dāng)?shù)狞c為參考點,勢能的大小不必從起始點開頭運算師：在試驗中為不為要先進(jìn)行測量重物的質(zhì)量呢.生：不需要測量重物的質(zhì)量,由于這個物理量在式子兩邊可以約掉師：試驗中重物經(jīng)過某一點的速度為怎樣得到的4呢.投影展現(xiàn)同學(xué)的推導(dǎo)過程,這個結(jié)論特別重要,肯定要讓同學(xué)能夠自己推導(dǎo)h2.如何求出a 點的瞬時速度va？3依據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t 內(nèi)的平s3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；s2h圖 2 為豎直紙帶

9、由下而上實際打點后的情形；從2o 點開頭依次取點1, 2, 3,圖中s1, s2, s3,分別為 0 2 點,1 3 點,2 4 點各段間的距離；s1hs1精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載依據(jù)公式 v, t=2× 0.02 s（紙帶上任意兩個ht0精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載相鄰的點間所表示的時間都為0.02s）,可求出各段的平均速度；這些平均速度就等于為1, 2,3,各點精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載相對應(yīng)的瞬時速度v1,v2,v圖 23,.例如：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎

10、下載量出 02 點間距離s1,就在這段時間里的平均速度s1v1,這就為點1 處的瞬t精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載時速度 v 1；依次類推可求出點2, 3,處的瞬時速度v2, v3 ,；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載3.如何確定重物下落的高度？圖 2 中 h1, h2, h3,分別為紙帶從o 點下落的高度；依據(jù)以上數(shù)值可以運算出任意點的重力勢能和動能,從而驗證機械能守恒定律；同學(xué)活動： 同學(xué)看書明確試驗的各項任務(wù)及試驗儀器；復(fù)習(xí)用打點計時器測速度的試驗,把握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方法；4.描畫圖像師：可以結(jié)合v-t 圖象明白瞬時速度

11、和時間中點的平均速度相等的物理意義師：在處理紙帶時,為不為要像我們以前做的那樣,每隔五個點取一個計數(shù)點,也就為說每0.1 s 為一個時間間隔呢.生：假如時間間隔為0.1s,由于自由落體加速度較大,很簡單顯現(xiàn)紙帶上點數(shù)不夠用的情形,所以時間間隔不能太長師：下面我們預(yù)備進(jìn)行試驗,在進(jìn)行試驗之前仍應(yīng)當(dāng)做幾件事情.第一為確定試驗的步驟,大家分組爭論一下,然后得出一個比較合理的試驗步驟 同學(xué)爭論試驗的步驟,老師巡回指導(dǎo),幫忙才能較差的同學(xué)完成試驗步驟參考試驗步驟1把打點計時器安裝在鐵架臺上,用導(dǎo)線將同學(xué)電源和打點計時器接好2把紙帶的一端用夾子固定在重錘上,另一端穿過打點計時器的限位孔,用手豎直提起紙帶,

12、使重錘?？吭诖螯c計時器鄰近3接通電源,待計時器打點穩(wěn)固后再松開紙帶,讓重錘自由下落,打點計時器應(yīng)當(dāng)在紙帶上打出一系列的點4重復(fù)上一步的過程,打三到五條紙帶5挑選一條點跡清楚且第l .2 點間距離接近2 mm 的紙帶,在起始點標(biāo)上0 ,以后各點依次為1.2.3用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1h2h3 ,記人表格中各計數(shù)點l23456下落高度速度勢能動能結(jié)論6用公式 vn=hn+1+hn-1/2t,運算出各點的瞬時速度v1v2v3并記錄在表格中7運算各點的重力勢能的削減量mgh ；和動能的增加量1/2mvn 2,并進(jìn)行比較 看為否相等,將數(shù)值填人表格內(nèi)師：在其中的幾步中,提到了要把數(shù)據(jù)填人表格,那么

13、我們應(yīng)當(dāng)設(shè)計一個什么樣的表格來適應(yīng)于試驗?zāi)?同學(xué)摸索表格的設(shè)計方法,獨立完成表格的設(shè)計參考表格 老師活動：在同學(xué)開頭做試驗之前,老師應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載1.該試驗中選取被打點紙帶應(yīng)留意兩點：一為第一點o 為計時起點, o 點的速度應(yīng)為零；怎樣判別呢？2.為否需要測量重物的質(zhì)量？3.在架設(shè)打點計時器時應(yīng)留意什么？為什么？4.試驗時,接通電源和釋放紙帶的次序怎樣？為什么？5.測量下落高度時,某同學(xué)認(rèn)為都必需從起始點算起,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,仍為近些好？同學(xué)活動：

14、摸索老師的問題,爭論.溝通；選出代表發(fā)表見解；1.由于打點計時器每隔0.02 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)從幾條紙帶中挑選第一.二兩點間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測量；二為在紙帶上所選的點就為連續(xù)相鄰的點,每相鄰兩點時間間隔t =0.02 s.2.由于不需要知道物體在某點動能和勢能的詳細(xì)數(shù)值,所以不必測量物體的質(zhì)精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載v12n量 m,而只需驗證2ghn就行了；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載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),以盡量削減重物帶著紙帶下落時所受到的阻力

15、作用；4.必需先接通電源,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)的看法為正確的；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；課余作業(yè)1.完成試驗報告；2.完成如下摸索題：（ 1）為進(jìn)行“驗證機械能守恒定律”的試驗,有以下器材可供選用：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：；缺少的器材為；（ 2）在驗證機械能守恒定律時,假如以v2 2 為縱軸,以h 為橫軸,依據(jù)試驗 數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)為,才能驗證機械能守恒定律,其斜率等于的數(shù)值；（ 3）在做“驗證機械能守恒定律”的試驗時,用打點計時器打出紙帶如圖3

16、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；現(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；依據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔,可以求出此試驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達(dá)式為 ；在打第5 號計數(shù)點時,紙帶運動的瞬時速度大小的表達(dá)式為 ；要驗證機械能守恒定律,為減小試驗誤差,應(yīng)挑選打下第 號和第 號計數(shù)點之間的過程為爭論對象；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載（ 4）某次“驗證機械能守恒定律”的試驗中,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/s 2,如重錘質(zhì)量為1kg；作打點計時器打出b 點時,重錘下落的速度vb=m/s ,重錘的動能ekb=j；業(yè)從開頭下落算起,打點計時器打b 點時,重錘的重力勢能減小量為j；依據(jù)紙帶供應(yīng)的數(shù)據(jù),在誤差答應(yīng)的范疇內(nèi),重錘從靜止開頭到打出b 點的過程中, 得到的結(jié)論為；參考答案： （1）不必要的器材有：秒表.低壓直流電源.天平；缺少的器材為低壓溝通電源.重錘.刻度尺；（ 2）通過原點的直線.g.（ 3）（ s6+ s5+ s4- s3- s2 s