高中物理教师备课资料卡 机械能守恒定律的验证

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1、【知识点名称】验证机械能守恒定律【课标内容对照(沪科J)《课程标准》的要求(沪科J)*理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。(沪科J)*通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。(沪科J)*了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。(沪科J)*通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。【知识点讲解】(人教K)实验：验证机械能守恒定律(人教K)这一节将通过实验来研究物体自

2、由下落过程中动能与势能的变化，从而验证机械能守恒定律.(人教J)实验安排在学习了机械能守恒定律之后，使学生不仅从理论上了解机械能守恒定律，而且通过实际观测从感性上增加了认识，也深化了对机械能守恒定律的理解．在这一实验之前学生多次使用过打点计时器，处理纸带的方法并不陌生，实验操作也比较容易，所以要求学生认真看书，完成实验．课文中重点介绍了瞬时速度测量的另一种方法，要求学生明白道理．(人教K)实验方法所用装置如图5.9—1.重物的质量用天平测出，纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化.重物的速度可以用大家熟悉的方法

3、从纸带测出，这样也就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的动能.比较重物在某两点间的动能变化与势能变化，就能验证机械能是否守恒.(人教J)(1)仪器及器材①电火花计时器(或电磁打点计时器)；②重物(质量300g±3g)及纸带；③天平(秤量大于300g)及砝码；④铁架台、复夹、烧瓶夹；⑤电源．(人教K)要注意的问题1．重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响7．2．重物下落时，最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结的位置？3．为了增加实验结果的可靠性，可以重复进行多次实验，还可以在一次下落中测量多个位置的速度，比

4、较重物在这些位置上动能与势能之和.4．实验报告中要写明本实验的目的、原理、器材、主要实验步骤、数据的分析、结论，以及对结论可靠性的评估(包括对可能产生的误差的分析).(人教J)(2)注意事项①计时器要稳定地固定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面高度约1m．②试验装置如图5-11所示，在铁架台上部安装一根横杆，固定一个夹子夹住纸带始端，纸带不会上下晃动，下落时初速为零，打出的第一个点是清晰的小点．③为减小测量高度h值的相对误差，选取的各计数点要离起始点远一些．要从起始点开始测量出h1、h2，再求出．7用心

5、爱心专心④计时器附带的重物质量为300g±3g．实验室常用的托盘天平秤量只有200g．如果没有500g秤量的物理天平，可以用校准的500g弹簧秤替代．⑤误差分析：重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带与计时器之间的摩擦力．计时器平面不在竖直方向，纸带平面与计时器平面不平行是阻力增大的原因．电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器．交流电的频率f不是50Hz也带来误差．f＜50Hz，使动能的误差进一步加大，f＞50Hz则可能出现的结果．⑥过程开始和终结位置的选择实验用的纸带一般小于1m，从起始点开始大约能打出20个点．终结位置的点可选择倒数第一个点

6、或倒数第二个点，从这一个点向前数4～6个点当开始的点，可以减小这两个点瞬时速度及两点之间距离(高度h)测量的误差．(人教J)(3)教学中的几点考虑①在纸带上选择某两点，比较重物在这两点的动能与势能之和，从而验证机械能守恒定律，是否回避起始点?课文中“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化”．在第四节中已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为参考点，势能的大小不必从起始点开始计算．如图5-12所示，选取2、5两点，比较它们的机械能E2和E5，以点5为零势能参考点，则有这样，纸带上打出起始点0后的第一个

7、O．02s内的位移是否接近2mm，以及第一个点是否清晰也就无关紧要了．实验打出的任何一条纸带都可以用于计算机械能是否守恒．实验时如果用夹子夹住纸带，打点计时器打出的第一个计时点的点迹清晰，计算时从第一个计时点开始至某一点的机械能守恒，其误差也不会太大．回避第一个计时点的原因也包括实验时手提纸带的不稳定，使第一个计时点打出的点迹过大，从而测量误差加大．（鲁科J）实验验证机械能的转化和守恒是本节课的重点。建议教师围绕以下几个问题展开讨论：(1)要验证机械能守恒需要测量哪些物理量?(2)这些物理量可以用什么方法、什么仪器来测量?(3)为了使计算方便，应

8、如何选择零势能参考点?(4)如何设计记录实验数据的表格？在学生做实验前，一定要让学生明确：(1)要使计算方便，应该选择初速度为零时的位置