高二物理《 實驗驗證機(jī)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(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)生在理論上對機(jī)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(jī)械能守恒定律及條件有深刻地認(rèn)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(jìn)行實驗。三、教學(xué)目標(biāo)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(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)”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(jī)械能守恒定律的實驗原理。難點：驗證機(jī)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(zhǔn)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(jī)械能守恒定律在本實驗中的具體表達(dá)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(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(jìn)行研究，這時應(yīng)有：-本實驗要驗證的表達(dá)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(jī)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(jìn)行新課教師活動：在學(xué)生開始做實驗之前，老師應(yīng)強(qiáng)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(rèn)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(dāng)遠(yuǎn)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(jìn)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(dāng)遠(yuǎn)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(jìn)行分組實驗。六、板書設(shè)計7.9 實驗：驗證機(jī)械能守恒定律 一、實驗方法 驗證用自由落體運動中機(jī)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(jī)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(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(jī)械能守恒。B類題：在做“驗證機(jī)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(dá)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(dá)式為_ _。要驗證機(jī)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(jìn)行