7-26機械能守恒定律--實驗驗證機械能守恒定律

1、總課題機械能守恒定律總課時第26課時課題驗證機械能守恒定律課型實驗課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。過程與月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。教學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怛定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。學法指導實驗探究教學準備教學設(shè)想預習導學一學生初步了解本節(jié)內(nèi)容一

2、實驗探究一突出重點，突破難點一典型例題分析鞏固知識達標提升教學過程師生互動補充內(nèi)谷或錯題訂正任務(wù)一預習導學L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. 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,%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. 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. 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)卜落的距離Sn和Sn

3、+1,，有公式V=算出。5. 在驗證機械能守恒定律時，如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是,才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。任務(wù)二重點復習1、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=Q如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守：恒，于是有：/二,一上式亦可寫成""”b/為了方便，可以直接從開始下落的。點至任意一圈1點（如圖1中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：12mvA=mgh-本頭驗要驗證的表達式,2高度,VA是物體在A點的速度

4、。2、如何求出A點的瞬時速度va?（引導：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。點開始依次取點1,2,3,圖中S1,S2,S3,分別為02點，1八3點，24點各段間的距離。S根據(jù)公式v=,t=2X0.02s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s）,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(yīng)的瞬時速度V1,V2,V3,.式中h是S3S1yk4h4krS2kfIr3210h2h1jh3if1圖23、如何確定重物下落的高度？（引導：圖2中h，h2,原，分別

5、為紙帶從。點下落的高度。）根據(jù)以上數(shù)廁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。任務(wù)三進行實驗一、在學生開始做實驗之前，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。部時起點，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？3、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？二、學生進行分組實驗。（學生討論實驗的步驟，教師巡回指導，幫助能力較差的學生完

6、成實驗步驟）（好實驗步驟）1. 把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線將學生電源和打點計時器接好.2. 把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停靠在打點計時器附近.3. 接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點.4. 重復上，步的過程，打二到五條紙幣.5. 選擇一條點跡清晰且第l、2點間距離接近2mm的紙帶，在起始點標上0,以后各點依次為1、2、3用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1h2h3,記人表格中.6. 用公式vn=hn+1+hn-1/2t,計算出各點的瞬時速度v1v2v3并記錄在表格中.各計數(shù)點l

7、2345下落局度速度勢能動能結(jié)論7.計算各點的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量1/2mvn2,并進行比較.看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi).任務(wù)四達標提升（1）2.在驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,查得當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,實驗中得到一條點跡清楚的紙帶如圖7-10-1所示，把第一個點記作O,另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量A、B、C、D各點到。的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢能減少量等于J,動能的增加量等于J（取三位有效數(shù)字）.在實驗允

8、許誤差范圍內(nèi),9J（1可認為重物下落過程中，機械'能,（可設(shè)重物質(zhì)量為m）2.在驗證機械能守恒定律的實驗中，下列說法中正確的是（）A. 要用夭平稱重錘質(zhì)量B. 實驗時，當松開紙帶讓重錘下落的同時，立即接通電源C. 要選用第1、2兩點接近2mm的紙帶D.實驗結(jié)果總是動能增加量略大于重力勢能的減小量（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。現(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為§、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。（4）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。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