高二物理《 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》教案_第1頁
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文檔簡介

1、浙江省衢州市仲尼中學(xué)高二物理 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)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(jī)械能守恒定律之后的目的,是為了使學(xué)生在理論上對(duì)機(jī)械能守恒定律有所了解的基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)測量及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理,對(duì)機(jī)械能守恒定律及條件有深刻地認(rèn)識(shí)。二、學(xué)情分析學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中所用到的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、天平等測量儀器已比較熟悉,實(shí)驗(yàn)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(shí)速度的測定、計(jì)數(shù)點(diǎn)的選擇等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)后,就放手讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。三、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。過程與方法通過對(duì)生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)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(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。四、教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn):掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。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。五、教學(xué)過程課前準(zhǔn)備教師活動(dòng):課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱,重點(diǎn)復(fù)習(xí)下面的三個(gè)問題: 1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)式。在圖1中,質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落,以地作零重力勢能面,下落過程中任

3、意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為:EA=, EB=如果忽略空氣阻力,物體下落過程中的機(jī)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(dòng)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(dòng)能的增加。為了方便,可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)(如圖1中A點(diǎn))來進(jìn)行研究,這時(shí)應(yīng)有:-本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式,式中h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度,vA是物體在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度。2、如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA?根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O

4、點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1,2,3,圖中s1,s2,s3,分別為02點(diǎn),13點(diǎn),24點(diǎn) 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(diǎn)下落的高度。根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢能和動(dòng)能,從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。學(xué)生活動(dòng):學(xué)生看書明確實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。復(fù)習(xí)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度的實(shí)驗(yàn),掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度的方法。進(jìn)行新課教師活動(dòng):在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前,老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題:1、該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn):一是第一點(diǎn)O為計(jì)時(shí)起點(diǎn),O點(diǎn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么?為什么?4、實(shí)驗(yàn)時(shí),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(shí),某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起,不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎?為了減小測量 h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好,還是近些好?學(xué)生活動(dòng):思考老師的問題,討論、交流。選出代表發(fā)表見解。1、因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打點(diǎn)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(diǎn)間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測量;二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn),每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔 t =0.02 s.2、

6、因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)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(yàn)證就行了。3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)所受到的阻力作用。4、必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。5、這個(gè)同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量 h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。教師活動(dòng):聽取學(xué)生匯報(bào),點(diǎn)評(píng),幫助學(xué)生解決困難。學(xué)生活動(dòng):學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。六、板書設(shè)計(jì)7.9 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 一、實(shí)驗(yàn)方法 驗(yàn)證用自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒 二、要注意的問題 實(shí)驗(yàn)的誤差來源三、速度的測量 做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬

7、時(shí)速度,等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度七、分層練習(xí) A類題:某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶,如圖4所示,O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn),選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)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(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重錘下落的速度vB= m/s,重錘的動(dòng)能EkB= J。從開始下落算起,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),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(diǎn)的過程中,得到的結(jié)論是 。 答案:1.175,0.69,0.69 0.69, 機(jī)械能守恒。B類題:在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示,其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn),0、1、2為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)?,F(xiàn)測得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔,可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為_ _。在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為_ _。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇打下第_號(hào)和第_號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對(duì)象。答案:(s6+ s5+ s4- s3- s2 s1)/9T 2,(s5+ s6)/2T,1、5.C類題:為進(jìn)行

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