高二物理《 實驗驗證機械能守恒定律》教案

1、浙江省衢州市仲尼中學(xué)高二物理 實驗驗證機械能守恒定律教案一、教材分析本節(jié)內(nèi)容安排在學(xué)習(xí)機械能守恒定律之后的目的，是為了使學(xué)生在理論上對機械能守恒定律有所了解的基礎(chǔ)上，通過實驗測量及對實驗數(shù)據(jù)的分析處理，對機械能守恒定律及條件有深刻地認識。二、學(xué)情分析學(xué)生對實驗中所用到的打點計時器、天平等測量儀器已比較熟悉，實驗的操作過程也比較簡單。因此，在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，在引導(dǎo)學(xué)生把握瞬時速度的測定、計數(shù)點的選擇等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)后，就放手讓學(xué)生進行實驗。三、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。過程與方法通過對生活中能量轉(zhuǎn)化的實例分析，理解能量

2、守恒定律的確切含義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(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)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。四、教學(xué)重、難點重點：掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。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。五、教學(xué)過程課前準備教師活動：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實驗。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱，重點復(fù)習(xí)下面的三個問題： 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

3、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(yīng)有：-本實驗要驗證的表達式，式中h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。2、如何求出A點的瞬時速度vA？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

4、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=20.02 s可求出各段的平均速度。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(xué)生活動：學(xué)生看書明確實驗的各項任務(wù)及實驗儀器。復(fù)習(xí)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(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O為計時起點，O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？

5、圖201234s1s2s3h1h2h3h43、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，還是近些好？學(xué)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 =0.02 s.2、

6、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，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(xué)生匯報，點評，幫助學(xué)生解決困難。學(xué)生活動：學(xué)生進行分組實驗。六、板書設(shè)計7.9 實驗：驗證機械能守恒定律 一、實驗方法 驗證用自由落體運動中機械能守恒 二、要注意的問題 實驗的誤差來源三、速度的測量 做勻變速運動的紙帶上某點的瞬

7、時速度，等于相鄰兩點間的平均速度七、分層練習(xí) A類題：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。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。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(jié)論是 。 答案：1.175，0.69，0.69 0.69， 機械能守恒。B類題：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?，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(yīng)選擇打下第_號和第_號計數(shù)點之間的過程為研究對象。答案：（s6+ s5+ s4- s3- s2 s1）/9T 2，（s5+ s6）/2T，1、5.C類題：為進行