2020年高一物理学科“实验验证机械能守恒定律”问题导学案新人教版必修2

1、高一年级物理学科“实验验证机械能守恒定律”问题导学案【课题】：实验验证机械能守恒定律【课型】问题生成解决课【学习目标】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.3 .通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证的过程和物理学的研究 方法。4 .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。培养观察和实践能力，培养实事求是的科学态度。【重点】掌握验证机械能守恒定律的实验原理。【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。【知识回顾】机械能守恒定律的条件及其表达式【自主

2、导学】1、必须选择一个符合机械能守恒的运动模型来验证机械能守恒定律，本实验选择自由落 体运动模型来验证机械能守恒定律，是因为物体在自由落体运动过程中只有一做功，满足2、按照书本要求，本实验是验证自由落体轨迹上开始点和其后任意点之间的机械能守恒， 为此必须选择物体初速度为 判断开始点是否满足要求的依据是,为 了计算物体减少的重力势能，必须测量出物体，对应的测量器材是0为了计算出某时刻物体的动能，必须测量出物体在该时刻的瞬时速度，其计 算公式为，这是利用了什么原理？ 、为了计算物体 的动能和重力势能，按理还需要知道物体的质量，但本实验中可以不测物体的质量，其原因 M o3、实验操作过程中，是先接通

3、电源开始打点还是先放开纸带？为什么？ 4、为了减小实验误差，应尽量减小重物下落时纸带所受的阻力。因此重锤应选 （填重、轻），纸带应 放置。尽管采取了上述措施，但由于阻力还是存在的，所以实验中重力势能的减小量应 动能的增加量，这样才是符合实际的。5、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？6、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 减小测量分值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？7、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。【例题解析】例题：在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz, 测得当地的重力加速度

4、测得所用重物的质量为上皈g,实验中得到一点迹清晰 的纸带（如图），把第一点记作0,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量 知道A、B、C、D到0点的距离分别为62. 99cm, 70.18cm, 77. 76cm, 85. 73cm,根据以上的数据, 可知重物由0运动到C点，重力势能的减小量等于 J,动能的增加量等于 J。（取三位有效数字） > oArc d【夯实基础】1、在本实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？（）A、只要有足够重就可以B、只要体积足够小就可以C、既要足够重，又要体积非常小D、应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲2、在本

5、实验中，有如下器材：A.打点计时器；B.低压交流电源（附导线）；C.天平（附硅 码）；D.铁架台（附夹子）：E.重锤（附夹子）：F.纸带：G.秒表；H.复写纸。其中不必要 的孑j： 还缺少的是。3、下列列出一些实验步骤：A、用天平称出重物和夹子的质量B、将重物系在夹子上C、将纸带穿过计时器限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉, 让夹子静止在靠近打点计时器处。D、把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V （电源不接通）E、把打点计时器用铁夹子固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一直线上。F、在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据。G、用秒表测出重物下

6、落的时间H、接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I、切断电源J、更换纸带重新进行两次实验K、在三条纸带中选出较好的一条L、进行计算，得出结论，完成实验报告V、拆下导线，整理器材对于本实验以上步骤中，不必要的有;正确步骤的合理顺序是： （填写代表字母）【知能提升】1.在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中月点为 打下的第一个点，0、1、2为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为冬、 W、S、1、*、S6,已知相邻计数点间的打点时间间隔均为九根据纸带测量出的距离及打 点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为 0 在打第5号计数点

7、时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为一 c要验证机械 能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第 号和第 号计数点之间的过程为研究对象。2、在验证机械能守恒定律的实验中，若以广为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出小h图线 才能验证机械能守恒定律：V/2-h图线的斜率等于 的数值。3、在本实验中，由于在运动的初始阶段计时器打出的一些点子模糊不清，故必须选择比较 清楚的点作为测量起点。今所选的测量范围的第1点在米尺上的位置为必,第4点在米尺上 的位置为必，第7点在米尺上的位置为必，第10点在米尺上的位置为x”。若下落的物体 质量为m,打点计时器每隔Ts打一点，则可利用上述数据求出物体从第4点到第7点

8、一段 过程中，势能的减少量是，动能增加量是o参考答案：5、打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平而内，以尽量减少重物带着纸带下 落时所受到的阻力作用。例题解析 重物从。点到C点下落高度炉0.7776m,009. 80. 7776J=7. 62J计算相应过程的动能增加量应先计算出C点的瞬时速度出 由图可知：K=A»/2t=(0. 8537-0. 7018)/(2X0. 02) =3. 898(m/s)故 AEk=/2=1. 00X3. 89872J=7. 56J拓展有些认为动能增加量可以根据机械能守恒得到Ex=0.762J,这样做犯了逻辑错误， 因为实验目的就是要验证机械能是否守恒，验证过程中当然不能利用机械能守恒的结论。且 实验中不可避免存在阻力，动能增加量不等于重力势能的减小量。【夯实基础】1.D 2. C, G；刻度尺，电键 3