《實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理新課程將科學(xué)探究列為課程目標(biāo)和課程內(nèi)容， 并作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)物理的一種有效學(xué)習(xí)方式。 科學(xué)探究是學(xué)生在物理課程或現(xiàn)實(shí)生活的情境中， 通過自己去發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)查研究、動(dòng)手操作、表達(dá)與交流等探究活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能、方法的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程?？茖W(xué)探究的目的是讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，獲得理智與情感的體驗(yàn)， 積累科學(xué)知識(shí)與方法。 科學(xué)探究的目的是把學(xué)生置于動(dòng)態(tài)、開放、生動(dòng)、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，在自主學(xué)習(xí)、探索中，獲得學(xué)習(xí)體驗(yàn)。我在高中物理教學(xué)中，試用滬科版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)教科書，就“機(jī)械能守恒定律”，一課的教學(xué)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究課的嘗試。這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)

2、過程如下：【設(shè)計(jì)思想】“只有重力做功時(shí)， 物體的動(dòng)能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化， 總的機(jī)械能如何變化？”是高一學(xué)生經(jīng)常遇到的一個(gè)問題。 這節(jié)課按照科學(xué)探究的要求， 組織高一學(xué)生根據(jù)力學(xué)知識(shí)，制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，設(shè)計(jì)方案和進(jìn)行操作，通過科學(xué)探究，使學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒定律的得出、 含義、適用條件有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)； 學(xué)會(huì)應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，探索物理規(guī)律，加深對(duì)科學(xué)的本質(zhì)和價(jià)值的理解；運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助， 使學(xué)生親身體驗(yàn)現(xiàn)代科技的影響， 掌握將信息技術(shù)作為知識(shí)獲取工具的方法。【教學(xué)目標(biāo) 】知識(shí)與技能：1、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。2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。過程與方法：通過用紙

3、帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立“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?！窘虒W(xué)重點(diǎn) 】掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。【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?！窘虒W(xué)方法 】探究、講授、討論、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、練習(xí)?！窘虒W(xué)手段 】學(xué)習(xí)必備歡迎下載多媒體教學(xué)?！緦W(xué)法指導(dǎo) 】實(shí)驗(yàn)探究【教學(xué)設(shè)想】預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)探究 突出重點(diǎn)， 突破難點(diǎn) 典型例題分析 鞏固知識(shí) 達(dá)標(biāo)提升?！窘虒W(xué)用具 】

4、多媒體課件（配套設(shè)備）、電火花計(jì)時(shí)器、重物（質(zhì)量 300g±3g）、紙帶、鐵架臺(tái)、燒瓶夾、電源?！窘虒W(xué)過程 】復(fù)習(xí)與引入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律，掌握了機(jī)械能守恒定律的條件和公式。這節(jié)課我們通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下機(jī)械能守恒定律。一、實(shí)驗(yàn)介紹1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律。2實(shí)驗(yàn)原理： 本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證極其簡單情形下的機(jī)械能守恒自由落體運(yùn)動(dòng)。而且，針對(duì)的是及其特殊的過程從釋放點(diǎn)到某位置。思考 1：選擇重物時(shí)，選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好？為什么？答案：我們要求重物作自由落體運(yùn)動(dòng)， 而阻力是不可避免地存在的， 為了減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。思考 2：本實(shí)驗(yàn)要不要測量物體的質(zhì)量

5、？22，所以無需測量物體的質(zhì)量答案：因?yàn)?mgh=1/2mvgh=v如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。二、實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物（帶鐵夾） 、毫米刻度尺等。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材，電源接學(xué)生電源，并將輸出電壓調(diào)至 46V交流。接通電源前，用手提升紙帶至重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。2先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。關(guān)閉電源，取下紙帶備用。3重復(fù)步驟 2 兩次，打出 3 條紙帶。4取點(diǎn)跡清晰，且第一、二點(diǎn)距離接近 2mm的紙帶進(jìn)行測量。先將第一點(diǎn)記為 O點(diǎn)，然后在紙帶上任取 5 個(gè)連續(xù)的點(diǎn)（或間隔點(diǎn)數(shù)相同的點(diǎn)） 1 2

6、3 4 5 ，如下圖所示。學(xué)習(xí)必備歡迎下載5驗(yàn)證 O點(diǎn)到 2 點(diǎn)過程機(jī)械能守恒的方程為：mgh2=m，其中T 為 1 點(diǎn)到 2 點(diǎn)（或 2 點(diǎn)到 3 點(diǎn)）之間的時(shí)間間隔，如果在誤差允許的范圍內(nèi)等式成立，試驗(yàn)就是成功的。同理，可以驗(yàn)證O點(diǎn)到 3 點(diǎn)過程、 O 點(diǎn)到 4 點(diǎn)過程的機(jī)械能是否守恒。6拆下器材，放回原處。思考 3：對(duì)于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開始下落時(shí)打下的呢？答案： x =1/2gt 2 =1/2 ×9.8 ×0.022m 2×10-3m=2 mm，所以，紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近 2mm。四、數(shù)據(jù)處理與分析依據(jù)剛才的實(shí)驗(yàn)，

7、我們采集整理以下信息：數(shù)據(jù)序號(hào)123思考瞬 時(shí) 速 度 vn減少的重力勢增加的動(dòng)能下落高度 h（n m）能 mghn（J）（ m/s）m （J）4: 可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎）?ABh我們可以選取 A、B 兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能 EA和 EB。若以點(diǎn) B 為 0 勢能點(diǎn)，則有： EKAmg hEKB數(shù)據(jù)處理：MhVAVB勢能減少量動(dòng)能增加量kgmm/sm/smg h(J)EK(J)10.50.481.31.60.22350.217520.50.631.21.60.28820.280030.50.681.41.80.31120.300040.51.711.52.30.76

8、680.7600過本實(shí)驗(yàn)，我們可以得到的結(jié)論：EA和 EB 近似相等，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒思考 5：如何測量物體的瞬時(shí)速度?學(xué)習(xí)必備歡迎下載答案： vB = v AC做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。探究討論： 速度能不能用v =2gh或 v = gt計(jì)算？分析：（1）用 v =2gh 這種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以不能用。（2 ）v = gt 這種方法認(rèn)為加速度為 g ，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實(shí)際加速度必將小于 g，這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。圖象法處理數(shù)據(jù) ;五

9、、誤差分析1、偶然誤差：測量長度時(shí)會(huì)帶來誤差.2、系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加量EK必定稍小于勢能的減少量EP。六、例題分析例 1：在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量 m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如上圖所示 ( 相鄰記數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為 0.02s) ，那么：(1)紙帶的_(用字母表示 ) 端與重物相連；(2) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn) B 時(shí)，物體的速度vB=_；學(xué)習(xí)必備歡迎下載(3) 從起點(diǎn) P 到打下計(jì)數(shù)點(diǎn) B 的過程中物體的重力勢能減少量EP=_，此過程中物體動(dòng)能的增加量 Ek=_；(g 取 9.8m

10、s2)(4) 通過計(jì)算，數(shù)值上 EP_Ek( 填“ <”、“>”或“ =”) ，這是因?yàn)?_；(5) 實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是 _。例 2：在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證物體自由下落過程中機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)里，以下哪些步驟必要？請(qǐng)把它們選出， 并將它們的字母代號(hào)按操作順序填在后面橫線空白處 _A斷開電源，取下紙帶進(jìn)行測量、記錄。B將紙帶固定在重錘上，并把它穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，提升到一定高度C接通電源，釋放紙帶D用天平測出重重錘的質(zhì)量E把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在支架上，并接在交流低壓電源兩端F用秒表測出重錘下落的時(shí)間例 3：在用自由落體運(yùn)動(dòng)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，用天平稱得重物的質(zhì)量為 0.5kg ，所用電源的頻

11、率為 50Hz，某同學(xué)通過正確的實(shí)驗(yàn)操作得到了一條理想的紙帶。紙帶上打出的點(diǎn)如圖所示（紙帶上的O點(diǎn)是第一個(gè)打印點(diǎn)，A、B、C、D、E 分別是每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為計(jì)時(shí)單位取的記數(shù)點(diǎn)，圖中數(shù)據(jù)單位為毫米），已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?.8m/s2 。選擇 B 點(diǎn)為初始點(diǎn)， D點(diǎn)為終點(diǎn)，則從打下 B點(diǎn)到打下 D點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能的減少量為J ；重物動(dòng)能的增加量為J。OABCD單位 ：mmE0125.0195.0280.0381.5497.5七、作業(yè)布置1資料：“活學(xué)活用”第35 頁第 2 題寫到作業(yè)本?！窘虒W(xué)反思 】科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的熏陶， 提高科學(xué)文化素質(zhì)， 而且需要體驗(yàn)科學(xué)探究過程，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情，為終身發(fā)展，形成科學(xué)的世界觀和價(jià)值觀打下基礎(chǔ)。圍繞這一原則， 我們要積極的轉(zhuǎn)變教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。我所上的