79实验验证机械能守恒定律

1、79实验验证机械能守恒定律物理高一 (6)班刘新明一、教学目标：知识与技能1会用打点计时器打下的纸带运算物体运动的速度。2. 把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，体会学习的欢乐，激发学习的爱好；通过亲身实 践，树立“实践是检验真理的唯独标准”的科学观。培养学生的观看 和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。二、教学重、难点：把握验证机械能守恒定律的实验原理， 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。A厶匕能三、教学过程：在图1中，质量为m的物体从0点自由下 落，

2、以地作零重力势能面，下落过程中任意两点 和B的机械能分不为：1 2 1 2EA二一mvA mghA ,EB 二一mvB mghB2 2如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械 守恒，因此有1 1EA=EB，即： mvA mghA = mvB mghB上式亦可写成12 2 1 2 2-mvB -mvA mghA mghB2 2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 过程中重力势能的减少。等式讲明，物体重力势能的减少 等于动能的增加。师：有了机械能守恒定律的理论知识， 我们该设计如何样的实验 情形来验证呢？生：自由落体运动、平抛运动、光滑斜面上的加速下滑运动等

3、等。 不管设计什么样的实验情形， 我们必须明确一个情况， 那确实是 该实验过程中只有重力做功（这是机械能守恒的条件） 。师：比较而言依旧自由落体运动如此一个实验情形最简单， 如果 选择自由落体运动来验证机械能守恒，你需要哪些实验器材呢？生：最容易想到的器材是重物，电磁打点计时器以及纸带，复写 纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。师：打点计时器的作用是什么 ?生：记录在纸带上打的点， 用这些点来求出物体在通过某一点的 速度。师：低压交流电源是不是必需的？ 生：低压交流电源并不是必需的， 如果采纳的是电火花计时器时， 它所需要的电压是交流220V，因此不需要低压电源。师：重物选

4、取的原则是什么 ?什么缘故 ? 生：密度比较大，质量相对比较大，能够减小因为空气阻力带来 的误差。师：选择好了器材并弄清晰了某些器材的用途， 下面我们就能够 进行实验了， 在进行实验之前还应该做一件重要的情况拟定实验 的步骤。 实验仪器就摆在你的面前， 请你设想一下该如何一步步的操 作？并把实验步骤写在学案上， 待会儿我会请一个同学讲一讲他的实 验步骤，我们大伙儿一起讨论一下，得出一个比较合理的实验步骤。经老师和学生共同讨论的实验步骤如下:1把打点计时器安装在铁架台上2. 将纸带穿过计时器的限位孔，下端用夹子与重物相连3. 用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器邻近4. 接通电源，待计时器工

5、作稳固后开释纸带5. 及时切断电源，取下纸带6. 更换纸带，重复以上步骤，打三到五条纸带7. 整理器材，使器材复位师：下面请同学们按照那个比较合理的实验步骤动手做实验吧， 做完实验请把仪器整理好。（学生动手实验，教师巡回指导，关心能 力较差的学生完成实验）师：大部分同学都打出了至少三条纸带了，少部分同学还没做好， 时刻关系，我们不等了，下面请同学们从你的纸带中选择一条点迹清 晰且第I、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0,以后各点 依次为1、2、3 （学生选择纸带并动手标记计数点）师：有了这条标记好的计数点的纸带， 下面确实是要对纸带进行 数据处理，在处理数据之前，让我们摸索学案上两个

6、关键性的咨询题：1. 如何确定某计数点的速度？ 2.如何确定重物下落的高度?1.如何确定某计数点的速度？ 按照做匀加速运动的物体在某一段 时刻t内的平均速度等于该时刻中间时 刻的瞬时速度可求出某点的瞬时速度 v图2图2是竖直纸带由下而上实际打点 后的情形。从O点开始依次取点1, 2, 3, 图中s1, s2, s3,分不为0-2点，13点，24点各段间的距离。按照公式V宇,t=2X 0.02 s （纸带上任意两个相邻的点间所表示 的时刻差不多上0.02s）,可求出各段的平均速度。这些平均速度就等 因此1, 2, 3,各点相对应的瞬时速度 v1, v2, v3,例如：量出02点间距离si，则在这

7、段时刻里的平均速度Vi § , 这确实是点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,。2. 如何确定重物下落的高度？图2中hi, h2, h3,分不为纸带从O点下落的高度。师：解决了这两个咨询题，我们就能够求出各个计数点的速度，算出各个计数点所对应的物体的动能；能够量出各个计数点高度，算出各个计数点所对应的重物的的重力势能，运算重力势能要注意一 下，如果取0点位零势能面，则计数点1的重力势能应该是负的（重 物下落的过程中重力势能减少）。下面请同学们同手处理数据，把数据填到学案上的表格中去。各计数点l23456下落咼度（m）速度(m/s)势能（J）动能（

8、J）机械能（J）从表格上的机械能一栏的数据我们专门容易看出，各个计数点（对应物体）的机械能接近相等，在误差承诺的范畴内，我们讲物体 下落过程的机械能守恒。师：如果我们把两个计数点的势能、动能都相减的话，你会又有 什么样的发觉呢？生：相减的绝对值近视相等。师：讲明了什么道理呢？生：动能的增加量近视等于重力势能的减少量。师：“近视等于”那个词用的专门好，因为实验总会有误差的， 因此不可能绝对的相等的，然而什么缘故动能的增加量总是小于重力 势能的减少量呢？这是我们做完实验应该摸索的第一个咨询题。因重物下落过程中纯在阻力（空气阻力以及纸带与计时器的摩擦 阻力），阻力做负功，使得重物的机械能有所缺失。故重力势能不能 全部转化为动能，因此动能的增加量总是小于重力势能的减少量。为了减少空气阻力的阻碍，因此我们选择了一个密度大点重物；减少纸 带与计时器的摩擦阻力，我们能够将计时器平面与纸带限位孔调整在 竖直方向。第二个咨询题：什么缘故不用天平称重物m的质量？因为那个物理量在式子两边能够约掉。第三个咨询题：什么缘故我们