高中物理 7.9 实验 验证机械能守恒定律 第16课时教案 新人教版必修2

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1、7.9实验:验证机械能守恒定律课时16教学目标知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度;2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。过程与方法通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律,体验验证过程和物理学的研究方法。情感、态度与价值观通过实验验证,体会学习的快乐,激发学习的兴趣;通过亲身实践,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力,培养学生实事求是的科学态度。教学重点掌握验证机械能守恒定律的实验原理。教学难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的

2、方法。教学过程一、课前导学⒈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。⒉物体做自由落体运动时,只受力作用,其机械能守恒,若物体自由下落H高度时速度为V,应有MgH=,故只要gH=1/2V2成立,即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。⒊在打出的各纸带中挑选出一条点迹,且第1、2两打点间距离接近的纸带。⒋测定第N个点的瞬时速度的方法是:测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距

3、离SN和SN+1,,有公式VN=算出。⒌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。二、质疑讨论1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。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

4、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。图201234s1s2s3h1h2h3h42、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,…

5、…分别为0~2点,1~3点,2~4点……各段间的距离。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,……各点相对应的瞬时速度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

6、势能和动能,从而验证机械能守恒定律。学生活动:学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。复习《用打点计时器测速度》的实验,掌握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。三、反馈矫正1、在学生开始做实验之前,应强调如下几个问题:(1)该实验中选取被打点纸带应注意两点:一是第一点O为计时起点,O点的速度应为零。怎样判别呢?(2)是否需要测量重物的质量?(3)在架设打点计时器时应注意什么?为什么?(4)实验时,接通电源和释放纸带的顺序怎样?为什么?(5)测量下落高度时,某同学认为都必须从起始点算起,不能弄

7、错。他的看法正确吗?为了减小测量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些好,还是近些好?参考:(1)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

8、减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。(4)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)这个同学的看法是正确的。为了减小测量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些好。2、学生进行分组实验。四、巩固迁移(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,

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