高一物理試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1、高一物理實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：.會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度.掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理.過(guò)程與方法：通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和物理學(xué)的研究方法情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過(guò)親身實(shí)踐，樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn) 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(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.二、教學(xué)內(nèi)容剖析本節(jié)是上一節(jié)機(jī)械能守恒的延伸，鞏固了機(jī)械能守恒。本節(jié)課教學(xué)重點(diǎn)：掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理.本節(jié)課教學(xué)難點(diǎn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法.三、教學(xué)思路與方法

2、教學(xué)思路：學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒之后， 拓展到能量守恒是不難接受的，特別是學(xué)生通過(guò)對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，生物課的學(xué)習(xí)、化學(xué)課的學(xué)習(xí)都學(xué)到了很多種類的能量，在本節(jié)課中，從實(shí)驗(yàn)入手， 把這些能量見(jiàn)的關(guān)系綜合起來(lái)是有很大意義的，也是學(xué)生很愿意學(xué)習(xí)的。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。四、教學(xué)準(zhǔn)備重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、低壓電源及兩根導(dǎo)線、鐵架臺(tái)和鐵夾、刻度 尺、小夾子.五、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容師生互動(dòng)設(shè)計(jì)意 圖備 注復(fù) 習(xí)思考：1、什么叫做機(jī)械能守恒定律 ？2、機(jī)械能守恒的條件是什么 ？3、自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是不是守恒 ？4、我們要想推導(dǎo)出機(jī)械能守

3、恒定律在自由 落體中的具體表達(dá)式，可以根據(jù)什么來(lái)進(jìn) 行推導(dǎo)呢？師：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了 機(jī)械能守恒定律，我們首 先采復(fù)習(xí)一下什么叫做機(jī) 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(dòng)能與 勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總 的機(jī)械能保持/、變.這叫 做機(jī)械能守恒定律.師：機(jī)械能守恒的條件是 什么？生：只有重力和彈力做功. 師：自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械 能是不是守恒？生：自由落體運(yùn)動(dòng)中物體 只受到重力的作用，這個(gè) 過(guò)程只有重力做功，所以 機(jī)械能是守恒的.師：我們要想推導(dǎo)出機(jī)械 能守恒定律在自由落體中 的具體表達(dá)式，可以根據(jù) 什么來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)呢？生1 :可以通過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng) 定律進(jìn)行推導(dǎo).生2:可以根據(jù)動(dòng)能定理

4、進(jìn)行推導(dǎo).（投影展示與一個(gè)自由落復(fù)習(xí)上 一節(jié)內(nèi) 容，為本 節(jié)課打 卜基礎(chǔ)。體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的題目，從題 目中知道有關(guān)的物理量， 讓學(xué)生分別根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng) 定律和動(dòng)能定理推導(dǎo)機(jī)械 能守恒定律，再一次熟悉 這個(gè)定律，并為本節(jié)課的 教學(xué)打卜基礎(chǔ)）引 入r A1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律 在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)引導(dǎo)學(xué) 生進(jìn)行A Q二一B Qt 氈 上式。w o-V設(shè)計(jì)實(shí) 驗(yàn)，激發(fā) 學(xué)生的 好奇心 和探索 欲。77777777777 圖11、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的具 體表送式。質(zhì)重為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作 零重力勢(shì)能面，卜落過(guò)程中任總網(wǎng)點(diǎn) A和B 的機(jī)械能分別為：匚_ 12EamvA +mghA22

5、Eb= - mvB +mghB如果忽略空氣阻力，物體卜落過(guò)程中的機(jī)械能守恒，于是有Ea=Eb,p1rli2 .12.即mvA +mghA= mvB +mghB22上式亦可寫(xiě)成1212-mvB -mvA =mghA -mghB22該式左邊表示物體由 A到B過(guò)程中動(dòng)能的 增加，右邊表示物體由 A到B過(guò)程中重力 勢(shì)能的減少。等式說(shuō)明，物體重力勢(shì)能的 減少等于動(dòng)能的增加。B Qtf a圖1師：為了方便，可以直接 從開(kāi)始卜落的 O點(diǎn)至任意 一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來(lái) 進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有：12.mvA = mgh本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式， 式中h是物體從O點(diǎn)卜落 至A點(diǎn)的高度，va是物體 在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度。師：在

6、做實(shí)驗(yàn)之前，我們首先要明確這樣幾個(gè)問(wèn) 題，首先這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要什 么器材？生：最容易想到的器材是 重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以 及紙帶.復(fù)寫(xiě)紙片.低壓 電源及兩根導(dǎo)線，鐵架臺(tái) 和鐵夾，刻度尺，小夾子. 師：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用是什么？生：記錄在紙帶上打的點(diǎn)， 用這些點(diǎn)來(lái)求出物體在經(jīng) 過(guò)某一點(diǎn)的速度.師：低壓交流電源是不是 必需的？生：低壓交流電源并不是 必需的，如果米用的是電 火花計(jì)時(shí)器時(shí)，它所需要 的電壓是交流220V,所以 不需要低壓電源.實(shí) 驗(yàn) 過(guò) 程思考：1、重物選取的原則是什么 ？為什么？2、實(shí)驗(yàn)中還有哪些應(yīng)該注意的地方 ？3、實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來(lái)源于哪里 ？4、過(guò)程開(kāi)始和終結(jié)位置是怎樣選擇的？5、

7、在實(shí)驗(yàn)中是不是要先進(jìn)行測(cè)量重物的質(zhì) 量呢？師：重物選取的原則是什 么？為什么？生：瓷、度比較大，質(zhì)量相 對(duì)比較大，可以減小因?yàn)?空氣阻力帶來(lái)的誤差.（學(xué)生討論并研究）師：實(shí)驗(yàn)中還有哪些應(yīng)該 注意的地方？生：計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架 臺(tái)上，計(jì)時(shí)器平面與紙帶 限位孔調(diào)整在豎直方向， 鐵架臺(tái)放在桌邊，計(jì)時(shí)器 距地面的距離大約是 1 m. 師：這樣做的目的是什么？ 生：計(jì)時(shí)器平面與紙帶限 位孔在豎直方向上的目的 是減小摩擦以減小實(shí)驗(yàn)誤 差的產(chǎn)生，鐵架臺(tái)放在桌 邊啟利于重物卜落到地面 上，計(jì)時(shí)器距地面的距離 較大的目的是能夠有充足 的時(shí)間使重物卜落，以便 在紙帶上能夠打出較多的 點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算.師：實(shí)驗(yàn)中

8、的誤差主要來(lái) 源于哪里？教師逐 步設(shè)置 疑問(wèn)，由 淺到深， 引導(dǎo)學(xué) 生思考， 培養(yǎng)學(xué) 生分析 問(wèn)題的 習(xí)慣，培 養(yǎng)學(xué)生 的探究 意識(shí)和 迎難而 上的品 質(zhì)。生：重物和紙帶下落過(guò)程 中要克服阻力，主要是紙 帶和計(jì)時(shí)器之間的摩擦 力，計(jì)時(shí)器平面不在豎直 方向上；紙帶與計(jì)時(shí)器不 平行：交流電的頻率不等 于50 Hz測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)的誤 差等等.師：過(guò)程開(kāi)始和終結(jié)位置 是怎樣選擇的？生：實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小 于1m,從起始點(diǎn)開(kāi)始大 約能才T出20個(gè)左右的計(jì) 數(shù)點(diǎn)，終結(jié)位置的點(diǎn)可以 選擇倒數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或者倒 數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn) 向前數(shù)46個(gè)點(diǎn)當(dāng)開(kāi)始 的點(diǎn).師：這樣選取的目的是什 么？生：這樣選取的目的是可 以

9、減小這兩個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度 和兩點(diǎn)之間的距離（高度 h）測(cè)量的誤差.師：在數(shù)據(jù)處理時(shí)，是不 是必須從打的第一個(gè)點(diǎn)開(kāi) 始呢？生：課文中有這樣的句子“紙帶上某兩點(diǎn)的距離等 于重物下落的高度，這樣 就能得到重物下落過(guò)程中 勢(shì)能的變化” .在第四節(jié)我 們已經(jīng)學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能的 相對(duì)性，處理紙帶時(shí)選擇 適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為參考點(diǎn)，勢(shì)能 的大小不必從起始點(diǎn)開(kāi)始 計(jì)算.師：在實(shí)驗(yàn)中是不是要先 進(jìn)行測(cè)量重物的質(zhì)量呢 ？ 生：不需要測(cè)量重物的質(zhì) 量，因?yàn)檫@個(gè)物理量在式實(shí) 驗(yàn) 步 驟培養(yǎng)自 主學(xué)習(xí) 能力，獨(dú) 立地分 析問(wèn)題、 解決問(wèn) 題的能 力， 通過(guò)深 入討論 加深對(duì) 功正負(fù) 的理解將計(jì)數(shù)以123456下法高度逢度身能Q侏緒詫師

10、：下面我們準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前還應(yīng) 該做幾件事情！首先是確 定實(shí)驗(yàn)的步驟，大家分組 討論一下，然后得出一個(gè) 比較合理的實(shí)驗(yàn)步驟.（學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)的步驟， 教師巡回指導(dǎo)，幫助能力 較差的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步 31）（參考實(shí)驗(yàn)步驟）.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵 架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)生電 源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好.把紙帶的一端用夾子固 定在重錘上，另一端穿過(guò) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用 手豎直提起紙帶，使重錘 ?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.接通電源，待計(jì)時(shí)器打 點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，讓 重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí) 器應(yīng)該在紙帶上打出一系 列的點(diǎn).重復(fù)上一步的過(guò)程， 打 三到五條紙帶.選擇一條點(diǎn)跡清晰且第 l、2點(diǎn)間距離接近 2

11、mm 的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上 0, 以后各點(diǎn)依次為1、2、3用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng) 下落的高度、h2、h3,記人表格中。.用公式 vn=hn+1 + hn-1/2t , 計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vi、Y2、v3 并記錄在表 格中.計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的實(shí)驗(yàn)步驟.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線 將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好.把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另 一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直 提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi) 紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該 在紙帶上打出一系列的點(diǎn).重復(fù)上一步的過(guò)程，打三到五條紙帶.選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2

12、mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上 0,以后 各點(diǎn)依次為1、2、3用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng) 下落的高度h1h2h3 ,記人表格中.用公式Vn=hn+l + hn-l/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬 時(shí)速度v1v2v3 并記錄在表格中.7.計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少量mgh和動(dòng)能的增加量1/2mvn：并進(jìn)行比較.看是 否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi).實(shí)驗(yàn)中注意的問(wèn)題1、重物選取的原則是密度比較大，質(zhì)量相對(duì)比較大，可以減小 因?yàn)榭諝庾枇?lái)的誤差.2、計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，計(jì)時(shí)器平面 與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，鐵架臺(tái)放在桌 邊，計(jì)時(shí)器距地面的距離大約是 1 m.3、過(guò)程開(kāi)始和終結(jié)位置的選擇實(shí)驗(yàn)用的紙帶,般小于 1 m,從起始點(diǎn)開(kāi)

13、始 大約能打出20個(gè)左右的計(jì)數(shù)點(diǎn)，終結(jié)位置 的點(diǎn)可以選擇倒數(shù)A個(gè)點(diǎn)或者倒數(shù)第二 個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù) 46個(gè)點(diǎn)當(dāng)開(kāi)始 的點(diǎn).減少量mgh和動(dòng)能的增 加量1/2mvn2,并進(jìn)行比 較.看是否相等，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， 那么我們應(yīng)該設(shè)一個(gè)什 么樣的表格來(lái)適應(yīng)于實(shí)驗(yàn) 呢？（學(xué)生思考表格的設(shè)計(jì) 方法，獨(dú)立完成表格的設(shè) 計(jì)）（參考表格）教師活動(dòng)：在學(xué)生開(kāi)始做 實(shí)驗(yàn)之前，老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如 下幾個(gè)問(wèn)題：1、該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙 市應(yīng)注思網(wǎng)點(diǎn)：,是第, 點(diǎn)O為訂時(shí)起點(diǎn)，O點(diǎn)的 速度應(yīng)為零。怎樣判別 呢？2、是否需要測(cè)量重物的質(zhì) 量？3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng) 注意什么

14、？為什么？4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋 放紙帶的順序怎樣？為什 么？5、測(cè)量卜落圖度時(shí)，某同 學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算 起，不能弄錯(cuò)。他的看法 正確嗎？為了減小測(cè)量h值的相對(duì)誤差，選取的各 個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng) 遠(yuǎn)些好，還是近些好？ 學(xué)生活動(dòng)：思考老師的問(wèn) 題，討論、交流。選出代 表發(fā)表見(jiàn)解。1、因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打點(diǎn)一次，在最初 的0.02 s內(nèi)物體卜落距離 應(yīng)為0.002 m ,所以應(yīng)從 幾條紙帶中選擇第一、二 兩點(diǎn)間距離接近兩年 2 mm 的紙帶進(jìn)行測(cè)量；二是在 紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù) 相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時(shí) 間間隔t =0.02 s.2、因?yàn)椴恍枰牢矬w在 某點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的具

15、體數(shù) 值，所以不必測(cè)量物體的 質(zhì)量 m,而只需驗(yàn)證1 2-Vn = ghn2就行了。3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直架穩(wěn)，使具兩限位孔在同一 豎直平囿內(nèi)，以盡量減少 重物帶著紙帶卜,落時(shí)所受 到的阻力作用。4、必須先接通電源， 讓打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能 松開(kāi)紙帶讓重物卜落。5、這個(gè)同學(xué)的看法是正確 的。為了減小測(cè)量 h值的 相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì) 數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些 好。練 習(xí)練習(xí)：某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí) 驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一 條無(wú)漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘卜落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C D,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 O點(diǎn)的長(zhǎng)度已在圖上標(biāo)出，單 位為毫米，重力力U速度

16、取 9.8m/s ,右重錘 質(zhì)量為1kg。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出 B點(diǎn)時(shí)，重錘卜落的速做題鞏 固所學(xué) 知識(shí)。度vb=m/s ,重錘的動(dòng)能國(guó)=J O從開(kāi)始卜-落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),重錘的重力勢(shì)能減小量為J O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(kāi)始到打出B點(diǎn)的過(guò)程中，得到的結(jié)論答案： 1.175 , 0.69 , 0.69 0.69 ,機(jī)械能守恒。小結(jié)：1、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意的問(wèn)題。2、瞬時(shí)速度的求法。作 業(yè)作業(yè)：處理紙帶，驗(yàn)證機(jī)械能守恒。讓學(xué)生 自己動(dòng) 手，鍛煉 學(xué)生自 己發(fā)現(xiàn) 問(wèn)題的 能力。視野拓展焦耳焦耳出身在一個(gè)釀酒商家庭，從小就跟著爸爸釀酒，沒(méi)有進(jìn)過(guò)學(xué)校，但小焦耳勤奮好學(xué)， 一邊勞動(dòng)一邊認(rèn)字，后來(lái)有幸還認(rèn)識(shí)了著名化學(xué)家道爾頓。焦耳雖然在釀酒廠里當(dāng)技師，卻把注意力放在工作之余從事的科學(xué)實(shí)驗(yàn)上。他把父親的一間房子要來(lái)改成了實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始了對(duì)電學(xué)以至熱學(xué)的研究。幾年以后，經(jīng)過(guò)連續(xù)多次實(shí)驗(yàn)，焦耳終于找到了電與熱的規(guī)律 -焦耳定律，并發(fā)表了論文。 焦耳的論文發(fā)表以后，并沒(méi)有引起學(xué)術(shù)界的重視。因?yàn)榻苟皇莻€(gè)釀酒技師，沒(méi)有名牌大學(xué)的 文憑；更因?yàn)橄喈?dāng)多的學(xué)者不相信電與熱的關(guān)系竟是那么簡(jiǎn)單?？茖W(xué)就是真理，科學(xué)從來(lái)不需要取悅于權(quán)力，因?yàn)槭澜?/p>