擺的能量轉(zhuǎn)換教案

第頁共頁擺的能量轉(zhuǎn)換教案一、教學(xué)目標(biāo)：了解擺的能量轉(zhuǎn)換原理，掌握相關(guān)術(shù)語和計(jì)算方法;掌握擺的能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)方法;通過擺的實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)換的理解;提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。二、教學(xué)重點(diǎn)：理解擺的能量轉(zhuǎn)換原理;掌握各種形式能量的定義和轉(zhuǎn)換方法。三、教學(xué)難點(diǎn)：理解彈性勢(shì)能、動(dòng)能、系統(tǒng)能量等概念;掌握機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。四、教學(xué)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)用擺;電子秤;量角器;尺;計(jì)時(shí)器;實(shí)驗(yàn)用筆記本電腦。五、教學(xué)內(nèi)容：什么是擺？所謂擺，是指物體圍繞一個(gè)靜止或作平動(dòng)的平衡點(diǎn)在一面孤立和自由的平面內(nèi)重復(fù)擺動(dòng)。擺是如何轉(zhuǎn)換能量的？擺的一個(gè)特點(diǎn)是能量不斷轉(zhuǎn)換，通過重力勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化來維持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在勻強(qiáng)重力場(chǎng)中，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在長(zhǎng)度為l的細(xì)線上作簡(jiǎn)諧擺運(yùn)動(dòng)。假設(shè)擺的震動(dòng)幅度小，在這種情況下，擺的周期跟長(zhǎng)度l、重力加速度g無關(guān)，唯一與擺球的質(zhì)量有關(guān)，根據(jù)數(shù)學(xué)公式：T=2π√（l/g）其中，T為周期，l為擺長(zhǎng)，g為重力加速度。當(dāng)擺球位于高點(diǎn)時(shí)，由于重力勢(shì)能（Ep=mgh)的存在，擺球具有相當(dāng)于mgh的勢(shì)能。當(dāng)擺球下落到低點(diǎn)時(shí)，由于動(dòng)能（Ek=1/2mv2）的存在，擺球具有相當(dāng)于1/2mv2的動(dòng)能。在這個(gè)過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成了動(dòng)能，而動(dòng)能在擺球到達(dá)另一側(cè)的高點(diǎn)時(shí)再次轉(zhuǎn)換成了重力勢(shì)能。這樣的能量轉(zhuǎn)換互不干擾，保證了擺的連續(xù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備⑴量出擺桿的長(zhǎng)度，并用細(xì)線將金屬球修正在擺桿下端。⑵在擺繩下方系上一小鉛塊（使擺能在摩擦力的作用下運(yùn)動(dòng)），并確定初始擺角。⑶用手使擺球偏離初始位置，并釋放擺，計(jì)時(shí)計(jì)算周期，記錄各個(gè)過程所用時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟⑴用量角器量出擺桿初始擺角θ0。⑵用手使擺球擺動(dòng)一定幅度θ，并記錄最高點(diǎn)的高度h。⑶記錄擺球通過最低點(diǎn)的時(shí)間t1，以及再次來到最高點(diǎn)的時(shí)間t2。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理⑴計(jì)算周期T=T2-T1⑵計(jì)算重力勢(shì)能Ep=mgh和動(dòng)能Ek=1/2mv2⑶計(jì)算系統(tǒng)總能量E=Ep+Ek，并通過比較各時(shí)刻的總能量的變化，確認(rèn)機(jī)械能守恒定律的正確性。⑷通過擺周期的測(cè)量，計(jì)算擺長(zhǎng)l。⑸結(jié)合機(jī)械能守恒定律，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)數(shù)學(xué)公式T=2π√（l/g），計(jì)算重力加速度g的值。六、評(píng)估與總結(jié)教師在課堂上對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作和物理知識(shí)掌握情況進(jìn)行