机械能守恒定律教学设计

1、实验：验证机械能守恒定律教学设计 这个实验属验证性学生实验，实验目的是验证机械能守恒定律，要掌握实验方法和技巧、实验数据的采集与处理，分析实验误差，从而不仅从理论上理解机械能守恒定律，而且通过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。然而作为教师，不能对教材惟命是从，可以从现有的器材中选择一些，重新设计能验证机械能守恒定律的实验，开拓学生视野，拓展学生思维，增强操作能力，进一步加深对验证机械能守恒定律的理解。【教学目标】知识与技能1 掌握验证机械能守恒定律的原理。2 学会游标卡尺的读数方法。3 了解用极限法求瞬时速度。过程与方法通过用气垫导轨验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学

2、的研究方法。情感 态度与价值观通过实验，体会学习的快乐，培养学生观察和思考能力，养成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原理。【教学难点】 机械能守恒定律的误差分析，减少实验误差的方法。【教学方法】 探究，讲授法，实验法，讨论法 【教学用具】 气垫导轨，游标卡尺，天平，带遮光条的滑块，数字计时器，砝码，托盘 【教学过程】复习引入 上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。 实验介绍 1实验目的：验证机械能守恒定律。 2实验原理：原理图如下 本实验通过气垫导轨来验证系统（包括滑块、挡光条

3、、托盘和砝码）的机械能守恒。滑块在砝码的牵引下向右移动，先后通过光电门1，光电门2，因为滑块在气垫导轨上运动，不受阻力作用，忽略空气阻力情况下，系统机械能守恒。 滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量（也是砝码重力势能的减少量）Ep=mgx，系统动能的增加量Ek2Ek1，当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为EK1=(Mm)2和EK2=(Mm)2如果Ep= Ek2Ek1， 系统机械能守恒。实验步骤  将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平。用游标卡尺测量挡光条的宽度，结果如图所示，由此读为 

4、;     mm。由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。从数字计数器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间。用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。 验证方案用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：  滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=和v2=。当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为EK1=(Mm)2和EK2=(Mm)2在滑块从光电

5、门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少Ep=mgx（重力加速度为g）。   如果Ep Ek2Ek1，在误差允许范围内，则可认为验证了机械能守恒定律。【注意事项】1 本实验中的阻力（空气阻力、细绳与滑轮的摩擦阻力）是客观存在的，只有当托盘和砝码的重量足够大，才能确保阻力远小于重力，近似满足机械能守恒的条件。2 如果我们得到的式子是mgx>(Mm)2_ (Mm)2是正常的，因为有各种阻力作负功；如果得到mgx< (Mm)2_ (Mm)2，则说明实验有问题。3 本实验需要测量滑块的质量,托盘和砝码的总质量。4 气垫导轨要放在水平桌面上，当滑块通过光电门1和光电门2

6、的时间5  相等时，即滑块能匀速运动，说明导轨水平了。 5 释放滑块之后，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2，并且通过光电门2后立刻用手按住滑块，保护实验器材不被摔坏。 6 重力加速度不能取10m/s2 ，因为这是一个考查实际重力势能变化的问题。如果是这样，我们所验证的守恒关系将是一个恒等关系从理论的角度看，本实验可以这样看：托盘和砝码的加速度从多大的程度接近重力加速度，就是从多大程度上满足机械能守恒定律。【误差分析】 1 测量误差：减小测量误差的方法，是多测几次取平均值2 系统误差：由于下落过程中要克服阻力做功，细线和滑轮之间也不可避免的有摩擦，故动能的增加量Ek必定稍小于重力势能的减少量Ep，改进办法是调整器材的安装，选用质量大一些的托盘和砝码，用细些的线，尽可能地减小阻力【课堂小结】， 本节课我们用另一种方法验证了机械能守恒定律。复习了游标卡尺的读数方法，极限法测速度，实验误差分析，注意事项。在课后，同学们要对整个实验过程回顾一下，仔细体会细节，因为细节决定成败。【作业布置】 1 完成实验报告 2 做资料上P92达标训练。【教学反思】 物理实验教学是物理教学的重要组成部分，通过实验教学更能加