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时间:2018-11-13
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1、第五节验证机械能守恒定律一、教学目的:1.知识与技能(1)知道机械能守恒定律的内容和意义.应向学生说明定律有两层意思:一是动能和势能可以相互转化,二是总机械能守恒.(2)知道机械能守恒的条件:只有重力和弹力做功,只发生动能和势能的相互转化.(3)通过验证机械能守恒定律进一步加深对机械能守恒条件的理解。2.过程与方法(1)通过这个开放型实验,了解学生对所学知识的掌握和灵活应用程度,了解学生对实验仪器的作用和使用的掌握情况.(2)根据学生设计的实验方案,了解学生对机械能守恒条件的理解程度,学会怎样减小实验误差.(3)通过实验,使学生学会处理和解决实际问题的一般思路和方法.3.情感、态度与价值观
2、(1)通过这个开放型实验,培养学生的创新意识和探索能力.(2)通过汇报与交流,使学生了解实验方案的不足,实际操作的不便,促使学生对实验方案和实验步骤进行改进,提高实验的准确性.二、教学重难点:1.验证机械能守恒定律的实验原理。2.验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。三、教学过程:(一)复习知识,引入新课:1.机械能守恒定律在本实验中具体表达式:hhAhB图1在图1中,质量为m的物体从O点自由下落,以地作零重力势能面,下落过程中任意两点A和B的机械能分别为:EA=,EB=如果忽略空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有EA=EB,即=上式亦可写成该式左边表示物体由A到B
3、过程中动能的增加,右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明,物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便,可以直接从开始下落的O点至任意一点(如图1中A点)来进行研究,这时应有:----本实验要验证的表达式,式中h是物体从O点下落至A点的高度,VA是物体在A点的瞬时速度。2.如何求出A点的瞬时速度VA?根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度VA。图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1,2,3,……图中S1,S2,S3,……分别为0~2点,1~3点,2~4点……各段间的距离。图201234S1S2S3h1
4、h2h3h4根据公式,t=2×0.02S(纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02S),可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1,2,3,……各点相对应的即时速度V1,V2,V3,…….例如:量出0~2点间距离S1,则在这段时间里的平均速度,这就是点1处的瞬时速度V1。依次类推可求出点2,3,……处的瞬时速度V2,V3,……。3.如何确定重物下落的高度?图2中h1,h2,h3,……分别为纸带从O点下落的高度。根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律。(二)进行新课:做实验之前,强调如下几个问题:1.该实验中选取被打点纸带应注意两点:一是第一点O为计时
5、起点,O点的速度应为零。怎样判别呢?因为打点计时器每隔0.02S打点一次,在最初的0.02S内物体下落距离应为0.002m,所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2mm的纸带进行测量;二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点,每相邻两点时间间隔t=0.02S.2.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值,所以不必测量物体的质量m,而只需验证就行了。3.打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。4.实验时,必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。5.测量下落高度时,都必须从起始点算起,不能弄错。为了减小测
6、量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些。然后学生进行分组实验。(三)小结(四)课外作业:(1)为进行【验证机械能守恒定律】的实验,有下列器材可供选用:铁架台,打点计时器,复写纸,纸带,秒表,低压直流电源,导线,电键,天平。其中不必要的器材有:;缺少的器材是。(2)在验证机械能守恒定律时,如果以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是,才能验证机械能守恒定律,其斜率等于的数值。图3(3)在做“验证机械能守恒定律”的实验时,用打点计时器打出纸带如图3所示,其中A点为打下的第一个点,0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4
7、、s5、s6,已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为_________。在打第5号计数点时,纸带运动的瞬时速度大小的表达式为________。要验证机械能守恒定律,为减小实验误差,应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。(4)某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50Hz的打点计时
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