《验证机械能守恒定律》上课

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1、《验证机械能守恒定律》礼泉二中贾兰兰●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瞬时速度；②进一步理解机械能守恒的条件、原理。●过程与方法：①学会探究及验证的方法，经历实验设计过程，学会从能量转化的角度分析问题。②通过分组实验，提高学生的动手能力、协作意识。●情感态度与价值观：通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神；学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神；体会守恒思想的重要意义。教学目标●重点：理解实验原理、实验方案以及设计思路●难点：实验数据的处理和误差分析教学目标☆能否通过实验进行验证？☆需要测量哪些物理量？☆怎样根据探究内容来设计适当可行的方

2、案？（用什么方法、器材、实验装置等）教学流程——情境引入，提出问题用自由下落的重物和打点计时器来验证六、教学流程——制定计划与实验设计如何求出瞬时速度？如何验证？☆实验原理☆实验器材☆实验步骤☆注意事项☆打纸带☆选纸带六、教学流程——学生分组讨论引导讨论原理☆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互相转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为，动能的增加量为，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。☆速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点之间的平均速度。怎样

3、计算打第n个点的速度想一想：需要哪些器材？器材：铁架台（含铁夹），打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物（带纸带夹）实验步骤1、安装置：按原理图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。2、打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3～5次实验。实验步骤：3、选纸带①用验证时，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带。思考：为什么要选第1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带？产生这

4、样的原因是什么？②用验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点。思考：用这种方法纸带上打出的第1、2两点间的距离一定也要小于或接近2mm？教学流程——数据处理☆测量计算：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3…。利用公式计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v1、v2、v3…。教学流程——数据处理☆验证守恒：法一：利用起始点和第n点计算。怎样验证？代入和，如果在实验误差允许的条件下，，则机械能守恒定律是正确的。教学流程——数据处理☆验证守恒：法二：任取两点计算。怎样验证？①任取两点A、B测出，算出

5、。②算出的值。③在实验误差允许的条件下，如果，则机械能守恒定律是正确的。教学流程——数据处理☆验证守恒：法三：图像法。从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方，然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出图线，若图线是线性的，则验证机械能守恒。化曲为直，创建线性关系为什么绘出图像？思考：☆需要测量重物的质量吗？☆速度能用或计算吗？重物下落的高度h，能用或计算吗？为什么？☆若在图像法里绘制的是，斜率表示什么意义？偶然误差：测量长度引起的。（思考：如何减少长度测量误差？）教学流程——误差分析系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力

6、做功，故动能的增加量略小于重力势能的减少量。（思考：有什么办法尽可能的减少阻力？）方案一：利用光电门（或频闪照片）测小球下落速度的方法来验证，可以减少打点计时器限位孔及振针的阻力。教学流程——实验改进与创新方案二：利用贴有黑色磁带贴的透明尺子和光电门来验证。教学流程——实验改进与创新黑色磁带计算机透明尺子方案三：可以用倾斜气垫导轨、光电门相结合来完成。将气垫导轨倾斜放置在桌面上，测量出A、B两点的距离x，遮光片的宽度d，A、C两点的间距L，A点到桌面的高度h，让滑块由A点静止释放，记下遮光片经过光电门的时间Δt，则验证机械能是否守恒可用下式进行：教学流程——实验改

7、进与创新教学流程——实验改进与创新方案四：可以用一根不可伸长的轻绳、小圆柱组成单摆及光电门来完成验证。方法是用轻绳拴住小圆柱。让其绕悬点由水平位置向下做圆周运动，在悬点的正下方固定好光电门。测出小圆柱经过光电门的速度，可由验证机械能守恒。