2019-2020年高中物理 第七章 机械能守恒定律 第9节 实验验证机械能守恒定律教案 新人教版必修2

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1、2019-2020年高中物理第七章机械能守恒定律第9节实验验证机械能守恒定律教案新人教版必修2三维目标知识与技能1．要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律；2．要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解；3．要明确纸带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。过程与方法1．通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力；2

2、．通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧；3．通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法；4．通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。情感态度与价值观1．通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲；2．使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感，激发对物理世界的求知欲；3．培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。教学重点实验原理及方法的选择及掌握。教学难点实验误差分析的方法。教学方法预习设计──实验观察──数据

3、处理──归纳总结。教师启发、引导，学生自主阅读、思考，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。教学用具电火花计时器（或电磁打点计时器）；重物（质量300g±3g）及纸带；天平（秤量大于300g）及砝码；铁架台、复夹、烧瓶夹；电源。教学过程［新课导入］上节课我们从理论上学习了机械能守恒定律，我们从定律内容及守恒条件上初步理解了机械能守恒定律，这一节将通过实验来研究物体自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。［新课教学］【实验目的】利用重物自由下落的现象验证机械能守恒定律。【实验方法】重物的质量用天平测出（本实验也可以不测重物的质量），纸带上某两点的距离等于

4、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。在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。hv如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速度为v，则重力势能减少mgh，动能增加，故有mgh＝利用打点计时器打出的纸带，测出重物下落的高度h，利用时间t内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时

5、速度算出对应时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒。若从重物下落过程中的某一点A开始，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA ，再测出物体由A点下落Δh后经过B点的速度vB，则在误差允许范围内，根据机械能守恒有将对应各量代入，在实验误差范围内，若等式成立，机械能守恒定律即被验证。【实验器材】铁架台（带铁夹）、电火花计时器（或打点计时器）、直尺、重锤、纸带、导线、电源。【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？阻力主要有空气阻力、纸带与计时器间的阻力等。在实验中可选择质量较大、密度较大的重物，可减少阻力的影响

6、。安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。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？开始点选择纸带上的起点，且第1、2两点间的距离应接近2mm。终结点应选择距起点较远的点，这样测量的相对误差较小。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，比较重物在这些位置上动能与势能之和。只有通过多次比较，才能得到正确的结果。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）。根据本实验的方法，由于阻力的作用

7、，本实验中减少的重力势能略大于增加的动能。【速度的测量】我们学过了匀变速运动的规律，并且已经知道自由落体的运动是匀变速运动，就可以用一个更简单、更准确的方法测量重物下落时的瞬时速度了。如图所示，A、B、C是纸带上相邻的三个点，由于已经知道纸带以加速度a做匀加速运动，所以A、C两点的距离可以表示为式中“2Δt”是A、C两点的时间间隔。这样，A、C之间的平均速度可以写成另一方面vB＝vA＋aΔt所以这表明：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。即中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度。【实验步骤】1．如图所示，把打点计时器竖直地固定在置于桌