天津市宝坻区大白庄高级中学 高中物理必修二 78 验证机械能守恒定律 教案教学目标: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
教学重点:掌握验证机械能守恒定律的实验原理
任务一:原理探究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 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 0~2 点,1~3 点,2~4 点…… 各段间的距离
根据公式,t=2×0
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,……
图 201234s1s2s3h1h2h3h43、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
2、是否需要测量重物的质量