7-26機械能守恒定律--實驗驗證機械能守恒定律

1、總課題機械能守恒定律總課時第26課時課題驗證機械能守恒定律課型；實驗課教學(xué)目標知識與技能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)習的快樂，激發(fā)學(xué)習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐 是檢驗真理的唯一標準”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。教學(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。學(xué)法指導(dǎo)實驗探究教學(xué) 準備教學(xué) 設(shè)想預(yù)習導(dǎo)學(xué)-學(xué)生初

2、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t鞏固知識-達標提升的數(shù)值。任務(wù)二重點復(fù)習1、推導(dǎo)出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。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：Ea=,Eb=如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守 恒，于是有：h上式亦可寫成B為了方便， 點（如圖1 2-mvA = mgh-本實驗要驗證的表達式，式中2可以直接從開始下落的O點至任意1中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：師生互動補充內(nèi)容或錯題訂正任務(wù)一預(yù)習導(dǎo)學(xué)1.為進行驗證機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，

3、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物體做自由落體運動時，只受力作用，其機械能守恒，若物2 體自由下落H高度時速度為 V應(yīng)有MgH=.故只要gH=1/2V成立，即可驗證自由落體運動中物體的機械能守恒。3在打?qū)绲母骷垘е刑暨x岀一條點跡，且第1、2兩打點間距離接近的紙帶。4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 V=算出。5.在驗證機械能守恒定律時，如果以V2/ 2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，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等教學(xué)過程高度，VA是物體在 A點的

4、 速度。2、如何求出A點的瞬時速度va ?（引導(dǎo)：根據(jù)做勻加速運動的物體在某一 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。_ s根據(jù)公式v , t=2 X 0.02 s （紙帶上任t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,S30h4h3h2hiv3、如何確定重物下落的高度？（引導(dǎo)：圖2中h1, h2,

5、 h3,分別為紙帶從 O點下落的高度。）比較.看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi).任務(wù)四達標提升（1） 2 .在驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器所用電源 的頻率為50Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣?g = 9. 8m/s2,實驗中得到一條 點跡清楚的紙帶如圖 7-10-1所示，把第一個點記作 O,另選連續(xù)的4個點 A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量 A、B、C、D各點到O的距離分別 為 62. 99 cm、70. 18 cm、77. 76 cm、85. 73cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知 重物由O點運動到C點，重力勢能減少量等于J,動能的增加量等于 J（取三 位有效數(shù)字）.在實驗允許誤差范圍內(nèi),打！

6、1可認為重物下落過程中，機械 ''能，（可設(shè)重物質(zhì)量為m）2 .在驗證機械能守恒定律的實驗中，下列說法中正確的是（）A .要用天平稱重錘質(zhì)量B .實驗時，當松開紙帶讓重錘下落的同時，立即接通電源C.要選用第1、2兩點接近2mm的紙帶D .實驗結(jié)果總是動能增加量略大于重力勢能的減小量（3）在做“驗證機械能守恒定律”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。 現(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為3、S2、S3、S4、S3、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

7、運動的加速度大小表達式為：。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式 為。要驗證機械能守恒定律，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。圏3定律。任務(wù)三進行實驗一、在學(xué)生開始做實驗之前，老師應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：1、 該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點0為計時起點，0 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)點要離起始點適當遠些好

8、，還是近些好？二、學(xué)生進行分組實驗。（學(xué)生討論實驗的步驟，教師巡回指導(dǎo)，幫助能力較差的學(xué)生完成實驗步驟）（參考實驗步驟）1 把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線將學(xué)生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，使重錘?？吭诖螯c計時器附近.3接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器應(yīng)該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. 選擇一條點跡清晰且第I、2點間距離接近2 mm的紙帶，在起始點標上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.6. 用公式Vn=hn+i+hn-i/2t，計算出各點的瞬時速度v1v2v3并記錄在表格中.各計數(shù)點I2345下落咼度速度勢能動能結(jié)論7.計算各點的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量1/2mvn2，并進行（4）某次“驗證機械能守恒定律”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出，單位為 毫米，重力加速度取 9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。