《实验：验证机械能守恒定律》教案设计VIP专享VIP免费

物理实验教学设计（三维五环教学模式）验证机械能守恒定律黑龙江双鸭山市田家炳中学张娇月1实验:验证机械能守恒定律【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。3、通过学生的独立思考解决实验中遇到的问题，以及对实验数据的处理。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。培养学生合作探究的精神。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，合作能力，独立思考的能力，发现问题、解决问题的能力。【教学重点】1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。2、引导学生主动思考，培养学生合作探究的能力。【教学难点】1、如何设计验证机械能守恒定律的实验2、实验数据误差分析及如何减小实验误差的方法【自主学习】1、机械能守恒定律的内容是。2、能否设计一个验证机械能守恒定律的实验过程？3、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。4、如何求出A点的瞬时速度vA？25、如何确定重物下落的高度？6、怎样分析得到的实验数据？【合作研学】1、实验的设计思想？实验中需要哪些器材？2、本实验实验步骤有哪些？3、实验中有哪些注意事项？4、哪些环节会对实验数据产生影响？教学过程：教师活动：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=AAmghmv221，EB=BBmghmv221如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有EA=EB，即AAmghmv221=BBmghmv221上式亦可写成BAABmghmghmvmv222121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过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。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：mghmvA221----本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度。2、如何求出A点的瞬时速度vA？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3图201234s1s2s3h1h2h3h4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tsv，t=2×0.02s（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？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。教师引导学生思考下列问题：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？学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。1、因为打点计时器每隔0.02s打点一次，在最初的0.02s内物体下落距离应为0.002m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2mm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=0.02s.2、因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量m，而只需验证nnghv221就行了。3、打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。4、必须先接通电源，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h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当...