2022年物理：7.9《实验：验证机械能守恒定律》教案 .docx

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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 7.9 试验：验证机械能守恒定律 教案课 题 教 学 目 7.9 试验：验证机械能守恒定律课 型新授课（ 2 课时）学问与技能 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试验原理过程与方法 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争论方法情感、态度与价值观通过试验验证,体会学习的欢乐,激发学习的爱好；通过亲身实践,树立“ 实践是检验标教 学 重 点、难 点真理的唯独标准” 的科学观培育同学的观看和实践才能,培育同学实事求是的科学态度教学重点把握验证机械能守恒定律的试验原理教学难点验证机械

2、能守恒定律的误差分析及如何减小试验误差的方法教学 方探究、讲授、争论、练习法教 学 手教具预备 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、小夹子段- 1 - _精品资料_ - - - - - - -第 1 页,共 6 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 教 学 活 动 学 生 活 动新课导入 师：上一节课我们学习了机械能守恒定律,守恒定律 . 我们第一采复习一下什么叫做机械能生：在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变这叫做机械能守恒定律师：机械能守恒的条件是什么 . 生：只有重力和弹力做功师：

3、自由落体运动中机械能是不是守恒 . 生：自由落体运动中物体只受到重力的作用,这个过程只有重力做功,所以机械能是守恒的师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的详细表达式,可以依据什么来进行推导呢 . 生 1：可以通过牛顿运动定律进行推导生 2：可以依据动能定理进行推导投影展现与一个自由落体运动相关的题目,从题目中知道有关的物理量,让学生分别依据牛顿运动定律和动能定理推导机械能守恒定律,再一次熟识这个定律,并为本节课的教学打下基础 新课教学 1、推导出机械能守恒定律在本试验中的详细表达式；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

4、的机械能分别为：1 2 1 2EA= mv A mgh A,EB= mv B mgh B2 2假如忽视空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有1 2 1 2EA=EB,即 mv A mgh A = mv B mgh B2 21 2 1 2上式亦可写成 mv B mv A mgh A mgh B2 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 过程中重力势能的削减；等式说明,物体重力势能的削减等于动能的增加；为了便利,可以直接从开头下落的 O 点至任意一点（如图 1 中 A 点）来进行争论,这时应有：1mvA 2mgh-本试验要验证2的表达式,式中 h 是物

5、体从 O 点下落至 A 点的高度, vA 是物体在 A 点的瞬时速度；师：在做试验之前,我们第一要明确这样几个问题,第一这个试验需要什么器材. 生：最简单想到的器材是重物、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经过某一点的速度师：低压沟通电源是不是必需的. 假如采纳的是电火花计时器时,它所需要的电生：低压沟通电源并不是必需的,- 2 - _精品资料_ - - - - - - -第 2 页,共 6 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 压是沟通 220V,所以不需

6、要低压电源师：重物选取的原就是什么 .为什么 . 生：密度比较大,质量相对比较大,可以减小由于空气阻力带来的误差师：试验中仍有哪些应当留意的地方 . 生：计时器要稳固在铁架台上,计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向,铁架台放在桌边,计时器距地面的距离大约是 1 m师：这样做的目的是什么 . 生：计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小试验误差的产生, 铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上,计时器距地面的距离较大的目的是能够有充分的时间使重物下落,以便在纸带上能够打出较多的点,有利于进行运算师：试验中的误差主要来源于哪里 . 生：重物和纸带下落过程中要克服阻力,主要是纸带和计时器

7、之间的摩擦力,计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：沟通电的频率不等于 50 Hz 测量数据时的误差等等师：过程开头和终结位置是怎样挑选的 . 生：试验用的纸带一般小于 1 m,从起始点开头大约能打出 20 个左右的计数点,终结位置的点可以挑选倒数第一个点或者倒数其次个点,从这一个点向前数 46 个点当开头的点师：这样选取的目的是什么 . 生：这样选取的目的是可以减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离 高度 h测量的误差师：在数据处理时,是不是必需从打的第一个点开头呢 . 生：课文中有这样的句子“ 纸带上某两点的距离等于重物下落的高度,这样就能得到重物下落过程中势能的变化”在第四节我们已

8、经学习了重力势能的相对性,处理纸带时挑选适当的点为参考点,势能的大小不必从起始点开头运算师：在试验中是不是要先进行测量重物的质量呢 . 生：不需要测量重物的质量,由于这个物理量在式子两边可以约掉师：试验中重物经过某一点的速度是怎样得到的4 呢. 投影展现同学的推导过程,这个结论特别重要,s3 s2 3 hhh肯定要让同学能够自己推导 2、如何求出A 点的瞬时速度vA？依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s1 2 瞬时速度 vA ；图 2 是竖直纸带由下而上实际打点后的情形；从 O 点开头依次取点 1,2,3, 图中 s1,s2,s3, 分

9、别为 02 点,13 点,24 点 各段间的距离；依据公式vs,t=2 0.02 s（纸带上任意两个1 ht0 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, 各图 2 点相对应的瞬时速度v1, v2,v3, .例如：- 3 - _精品资料_ - - - - - - -第 3 页,共 6 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 量出 02 点间距离 s1,就在这段时间里的平均速度v 1s 1,这就是点 1 处的瞬t时速度 v1；依次类推可求出点2,3, 处的瞬时速度v2,v3, ；3、如何确定重物下落的高度？图 2 中 h1,h

10、2,h3, 分别为纸带从 O 点下落的高度；依据以上数值可以运算出任意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律；同学活动： 同学看书明确试验的各项任务及试验仪器；复习用打点计时器测速度的试验,把握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法；4、描画图像师：可以结合 v-t 图象明白瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义师：在处理纸带时,是不是要像我们以前做的那样,每隔五个点取一个计数点,也就是说每 0.1 s 为一个时间间隔呢 . 生：假如时间间隔是 0.1s,由于自由落体加速度较大,很简单显现纸带上点数不够用的情形,所以时间间隔不能太长师：下面我们预备进行试验,在进行试验之前仍应当做几件

11、事情 .第一是确定实验的步骤,大家分组争论一下,然后得出一个比较合理的试验步骤同学争论试验的步骤,老师巡回指导,帮忙才能较差的同学完成试验步骤参考试验步骤 1把打点计时器安装在铁架台上,用导线将同学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邻近3接通电源,待计时器打点稳固后再松开纸带,让重锤自由下落,打点计时器应当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挑选一条点迹清楚且第 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 h1h2

12、h3, 记人表格中各计数点 l 2 3 4 5 6下落高度速度势能动能结论6用公式 vn=h n+1+hn-1/2t,运算出各点的瞬时速度 v1v2v3 并记录在表格中7运算各点的重力势能的削减量 mgh；和动能的增加量 1/2mv n 2,并进行比较 看- 4 - _精品资料_ - - - - - - -第 4 页,共 6 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 是否相等,将数值填人表格内师：在其中的几步中,提到了要把数据填人表格,那么我们应当设计一个什么样的表格来适应于试验呢 . 同学摸索表格的设计方法,独立完成表格的设计 参考表格 老师活动：在同学开头做试验之前,老师应强

13、调如下几个问题：1、该试验中选取被打点纸带应留意两点：一是第一点 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留意什么？为什么？O 为计时起点, O 点的速4、试验时,接通电源和释放纸带的次序怎样？为什么？5、测量下落高度时,某同学认为都必需从起始点算起,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,仍是近些好？同学活动：摸索老师的问题,争论、沟通；选出代表发表见解；1、由于打点计时器每隔 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挑选第一、二两点间距离接近

14、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、由于不需要知道物体在某点动能和势能的详细数值,所以不必测量物体的质量 m,而只需验证12 v nghn就行了；23、打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以尽量削减重物带着纸带下落时所受到的阻力作用；4、必需先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落；5、这个同学的看法是正确的；为了减小测量 点要离起始点适当远些好；课余作业1、完成试验报告；2、完成如下摸索题：h 值的相对误差,选取的各个计数（ 1）为进行“ 验证机械能守恒定律” 的试验,有以下器材可

15、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；（2）在验证机械能守恒定律时,假如以 v 22 为纵轴,以 h 为横轴,依据试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；（ 3）在做“ 验证机械能守恒定律” 的试验时,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；依据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此试验过程中重锤下落运动的加速度大小

16、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,为减小试验误差,应挑选打下第 _号和第 _号计数点之间的过程为争论对象；- 5 - _精品资料_ - - - - - - -第 5 页,共 6 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - （4）某次“ 验证机械能守恒定律” 的试验中,用6V 、50Hz 的打点计时器打出的一条无漏点作的纸带,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/s 2,如重锤质量为1kg；打点计时器打出B 点时

17、,重锤下落的速度vB= m/s,重锤的动能EkB = 业J；从开头下落算起,打点计时器打B 点时,重锤的重力势能减小量为J；依据纸带供应的数据,在误差答应的范畴内,重锤从静止开头到打出B 点的过程中, 得到的结论是；参考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平；缺少的器材是低压沟通电源、重锤、刻度尺；（2）通过原点的直线、g. （ 3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 s1）/9T 2,（s5+ s6）/2T,1、5. （ 4） 1.175,0.69,0.69 0.69, 机械能守恒； 板书 设7.9 试验：验证机械能守恒定律一、试验方法验证用自由落体运动中机械能守恒二、要留意的问题试验的误差来源三、速度的测量做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度,等于相邻两点间的平均速度计教学 后教学体会思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本；亲自实践参加学问的发觉过程是培育同学能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木；同学素养的培育就 成了镜中花,水中月；记- 6 - _精品资料_ - - - - - - -第 6 页,共 6 页