机械能守恒定律--实验验证机械能守恒定律.doc

小组化个别辅导高效课堂 物理学科导学案 班级： 高一（_） 姓名：_ 主备人：张永 审核人：高一物理组 编写日期 ：2010-5-12 实际教学日期 总课题机械能守恒定律总课时第26 课时课题验证机械能守恒定律课型实验课教学目标知识与技能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。学法指导实验探究教学准备教学设想预习导学学生初步了解本节内容实验探究突出重点，突破难点典型例题分析巩固知识达标提升教 学 过 程 师 生 互 动补充内容或错题订正任务一 预习导学为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH= ，故只要gH=1/2V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ，且第1、2两打点间距离接近的纸带。测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1，有公式VN= 算出。在验证机械能守恒定律时，如果以v22为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。任务二 重点复习1、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m的物体从O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：EA= ， EB= 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有:上式亦可写成 图201234s1s2s3h1h2h3h4为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：-本实验要验证的表达式，式中h是 高度，vA是物体在A点的 速度。2、如何求出A点的瞬时速度vA？(引导：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。)图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，图中s1，s2，s3，分别为02点，13点，24点 各段间的距离。根据公式，t=20.02 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，.3、如何确定重物下落的高度？（引导：图2中h1，h2，h3，分别为纸带从O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。任务三 进行实验一、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：一是第一点O为计时起点，O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、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？5、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？二、学生进行分组实验。(学生讨论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤)(参考实验步骤)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l、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h1h2h3，记人表格中6用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1v2v3并记录在表格中各计数点 l 2 3 4 5 6下落高度 速度 势能 动能 结论7计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较看是否相等，将数值填人表格内任务四 达标提升（1）2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，查得当地的重力加速度g98ms2，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图7-10-1所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为6299 cm、7018 cm、7776 cm、8573cm根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能减少量等于 J，动能的增加量等于 J(取三位有效数字)在实验允许误差范围内，可认为重物下落过程中，机械能 ，(可设重物质量为m)2在验证机械能守恒定律的实验中，下列说法中正确的是 ( )A要用天平称重锤质量 B实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源C要选用第1、2两点接近2mm的纸带D实验结果总是动能增加量略大于重力势能的减小量 （3）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A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s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。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：_ _ _。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为_ _。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。（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB= J。从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。