《驗證機械能守恒定律》教案

1、PAGE8實驗:驗證機械能守恒定律【教學目標】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的研究方法。情感、態(tài)度與價值觀通過實驗驗證，體會學習的快樂，激發(fā)學習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀。培養(yǎng)學生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度?！窘虒W重點】掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。【教學難點】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課時】1課時【自主學習】=1*GB1為進行驗證機械能守恒定律的實驗，有下列器材可

2、供選用：鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。=2*GB1物體做自由落體運動時，只受力作用，其機械能守恒，若物體自由下落H高度時速度為V，應有MgH=，故只要gH=1/2V2成立，即可驗證自由落體運動中物體的機械能守恒。=3*GB1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*GB1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SN1，有公式VN=算出。=5*GB1在驗證機械能守恒定律時，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應是，才能驗證機械

3、能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值?！咎骄繉W習】課前準備教師活動：課前布置學生預習本節(jié)實驗。下發(fā)預習提綱，重點復習下面的三個問題：推導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EA=EB，即=上式亦可寫成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（如圖1中A點）來進行研究，這時應有：本實驗要驗證的表達式，式中h

4、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。圖201234圖201234s1s2s3h1h2h3h4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。根據(jù)公式，t=2（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，各點相對應的瞬時速度v1，v2，v3，例如：量出02點間距離s1，則在這段時間里的平均速度，這就是點1處的瞬時速度v1。依次類推可求出

5、點2，3，處的瞬時速度v2，v3，。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。根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定律。學生活動：學生看書明確實驗的各項任務及實驗儀器。復習用打點計時器測速度的實驗，掌握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方法。進行新課教師活動：在學生開始做實驗之前，老師應強調(diào)如下幾個問題：1、該實驗中選取被打點紙帶應注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點的速度應為零。怎樣判別呢2、是否需要測量重物的質(zhì)量3、在架設打點計時器時應注意什么為什么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，某同學認

6、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，還是近些好學生活動：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打點一次，在最初的內(nèi)物體下落距離應為0.002 m，所以應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=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，

7、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)點要離起始點適當遠些好。教師活動：聽取學生匯報，點評，幫助學生解決困難。學生活動：學生進行分組實驗。【課堂訓練】（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，復寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。（2）在驗證機械能守恒定律時，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應是，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”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所

8、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，應選擇打下第_號和第_號計數(shù)點之間的過程為研究對象。（4）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50H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。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EB=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，得到的結論是。參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點的直線、g（3）（s6s5s4