实验-验证机械能守恒定律

1、实验:验证机械能守恒定律维目标知识与技能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 误差的方法。教学仪器打点计时器、重锤、纸带、铁架台、交流电源、铁 架台和铁夹、刻度尺、导

2、学案教学方法启发式教学+问题式教学课时1课时教学设想预习导学案-*教师引导学生进行实验原理分析一 实验探究f归纳与总结f学生自评、互评、师评（课堂上通 过小组合作、互动、展示和点评加深对本节知识的理解达成 目标）教学过程师生互动备注【环节一】展示学生 预习成果（投影及表达）1本实验的目的是什么？什么是机械能守恒，其条件是 什么？你认为要完成这个实验需要哪些实验器材？2要完成本实验，应该测量的量有哪些？如何测量这些 量？3实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？4你认为实验时应该注意哪些问题？5.在预习实验的过程中你存在哪些困惑？【环节二】进行新课一、实验目的：验证机械能守恒定律二、实验原理：1.

3、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ni的物体从0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： 图1ea=12mv2a+mgha, eb=12mv2b+mghb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 12mv2a+mgha=12mv2b+mghb上式亦可写成 12mv2b 12mv2a=mgha-mghb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0点至任意一点（如图1中a点）来进行研究，这时

4、 应有：12mv2a=mgh 本实验要验证的表达式，式中h是物 体从0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。 学生自主完成实验预习，提高学生自我学习的能力。教师在 课堂上找学生展示学案并回答相关问题，培养学生的阅读、 总结表达能力续上表师生互动备注图2是竖直纸带由下而上实际打点后 的情况。从0点开始依次取点1, 2, 3,图中si, s2, s3,分别为02点，13点，24点 各段间的 距离。图2根据公式二st, x2x0.02 s,可求出各段的平

5、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vl, v2, v3,例如：量出02点间距离si,则在这段时间里的平均速度1二sit,这就是点1处的瞬时速度vl。依次类推可求出点2,3, 处的瞬时速度v2, v3,o3. 如何确定重物下落的高度？（引导：图2中hl, h2, h3,分别为纸带从0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。三、实验仪器：打点计时器、重锤、纸带、铁架台、交 流电源、铁架台和铁夹、刻度尺四、探讨实验步骤，进行实验，收集数据在学生开始做实验之前，老师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

6、：一是第一点0 为计时起点，0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实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？4. 测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起， 不能弄错。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？学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。1. 因为打点计时器每隔0. 02 s打点一次，在最初的0. 02 s内物体下落距离应为0. 002 m,所以应从几条纸带中选择 第一、二两点间距离接近两年2 mm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. 02 s.2.

7、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12v2n=ghn就行了。3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。4. 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。学生进行分组实验。（学生讨论实验的步骤，教师巡回 指导）1把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和 打点计时器接好.2把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点 计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计 时器附近.3接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤 自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点. 4重复上一步的过程，打三到五条纸带.5. 选择一条点迹清晰且第1、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用刻度 尺测量对应下落的高度hl/h2/h3,记人表格中.6. 用公式vn=hn+l+hn-l/2t,计算出各点的瞬时速度vl/v2/v3并记录在表格中.7. 计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量 1/加v2n,并进行比较看是否相等，将数值填入表格内.学生根据老师提出的问题，思考并回答学生分组实验，并处理数据，教师利用实物投影仪展示 几组