验证机械能守恒定律(实验教案) .pdf

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1、【第四章机械能与能源】课题：验证机械能守恒定律课题：验证机械能守恒定律【教学目标】【教学目标】知识与技能知识与技能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【教学重点】学重点】掌握验证机械能守恒定律的实验原理。【教学难点】【教学难点】验证机械能守恒定律的误差分析及

2、如何减小实验误差的方法。【教学课时】【教学课时】1 课时活动一：学生预习（课前完成）活动一：学生预习（课前完成）活动二：活动二：复习与引入复习与引入一、机械能守恒定律的表达式？机械能守恒定律的内容？二、机械能守恒定律的理解？（即其适用条件）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。一、实验介绍一、实验介绍1 1实验目的：实验目的：验证机械能守恒定律。2 2实验原理：实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒自由落体运动。而且，针对的是及其特殊的过程从释放点到某位置。思考思考 1 1：选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？

3、为什么？答案：我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。思考思考 2 2：本实验要不要测量物体的质量？22答案：因为 mgh=1/2mv gh=1/2v，所以无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。（教师引导公式由来）思考思考 3 3：对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？2答案：x=1/2gt=1/29.80.022m210-3m=2mm，所以，纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。二、实验器材：二、实验器材：铁架台(带铁夹)、电火花打点计时器、电源、重锤

4、(带纸带夹子)、纸带几条、刻度尺。活动三：学生进行实验活动三：学生进行实验三、实验步骤：三、实验步骤：1、按图架稳打点计时器，并将打点计时器接入电源；2、将纸带的一端用小夹子固定在重物上，使另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方；3、接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点；4、换几条纸带，重做上面的实验；5、从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm 且点迹清晰的纸带进行测量，先记下打第一个点的位置 0(或 A)，再任意取 1、2、3、4、5 五个点，用刻度尺量出各点到0 的距离，并计算它们对应的重力势能填入表格；6

5、、计算各点对应的瞬时速度和动能并填入表格；7、比较重力势能减少量和动能的增加量，得出结论；8、实验完毕，整理器材。四、数据处理与分析四、数据处理与分析依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：各计数点下落高度 h/m速度 v/(m s-1)mgh/Jmv2/J实验结论：思考思考 4:4:可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?A AB Bh h图象法处理数据图象法处理数据;12345五、误差分析五、误差分析1、偶然误差：测量长度时会带来误差.2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量EK必定稍小于势能的减少量EP。活动四：活动四：1

6、、完成实验报告。2、完成如下思考题：（1）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。（2）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。（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

7、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。参考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。（2）通过原点的直线、g.（3）（s6+s5+s4-s3-s2 s1）/9T2，（s5+s6）/2T，1、5.（4）1.175，0.69，0.69 0.69，机械能守恒。