《验证机械能守恒定律》教学设计

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《验证机械能守恒定律》教学设计

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《验证机械能守恒定律》教学设计

【目标要求】
一、知识与技能
1.理解实验的设计思路,明确实验中需要测量的物理量。
2.知道实验中选取测量点的有关要求,会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离,掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3.能正确进行实验操作,能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4.能定性地分析产生实验误差的原因,并会采取相应的措施减小实验误差。
二、过程与方法
通过验证机械能守恒定律,体验验证过程与物理学的研究方法。
三、情感、态度与价值观
通过亲自实践,培养学生观察和实践能力,培养学生实事求是的态度和正确的科学观。
【教学重点】
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。
【教学方法】
探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。
【教学手段】
多媒体教学。
【教学用具】
多媒体课件(配套设备)、电火花计时器、重物、纸带、铁架台、烧瓶夹、220V交流电源电源。
【教学过程】
复习引入
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、实验目的:验证机械能守恒定律。
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mgh = 《验证机械能守恒定律》教学设计 mv2是否成立。
计量重力势能的改变时,只要测量出过程越过的高度,结合当地的重力加速度即可。计量动能改变时,启用了打点计时器——根据打出的纸带求末状态的瞬时速度(依据“匀变速运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度”)。
二、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,重复上一步的过程,打三到五条纸带.
4.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h1、h2、h3,……记人表格中.
5.用公式计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表格中.
6.计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量,并进行比较.看是否相等,将数值填人表格内.
三、数据处理与分析,依据刚才的实验,我们采集整理以下信息:
 
测量点
1
2
3
4
5
6
高度
 
 
 
 
 
 
速度
 
 
 
 
 
 
重力势能
 
 
 
 
 
 
动能
 
 
 
 
 
 
实验结论:
在实验误差允许的范围内,重锤减少的重力势能 增加的动能。
思考:
1.本实验要不要测量物体的质量?
2.怎样确定纸带上第一个点是开始下落的起点呢?
3.可以回避起始点吗?即找不到起始点还能验证机械能守恒吗?
注意事项:
安装打点计时器时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。
应选用质量和密度较大的重物,增大重力可可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小。
3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。
四、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ΔEp 必定稍小于势能的减少量ΔEP。
五、课堂延伸
图像法处理数据

1.完成实验报告;
2.教材“问题与练习”第1、2题上作业本。
六、课堂小结
本节课主要学习了:
1.实验目的:用自由落体运动验证机械能守恒。
2.纸带的选取及重物速度的测量方法。
3.实验的误差来源及注意事项。
教学反思
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,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。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。

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