《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》導(dǎo)學(xué)案

1、中小學(xué)各學(xué)科各版本精品課件 教案 試題 素材 盡在實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)海導(dǎo)航1.利用下落運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，學(xué)習(xí)理論聯(lián)系實(shí)際的思想。學(xué)習(xí)探究自主學(xué)習(xí) 1.該實(shí)驗(yàn)的原理是什么？2.實(shí)驗(yàn)中需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？3.怎樣一步一步地進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)有哪些？4.實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何處理？新知探究一、實(shí)驗(yàn)原理1.閱讀教材，找出該實(shí)驗(yàn)的原理。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法，說(shuō)明如何驗(yàn)證機(jī)械能守恒。二、試驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)際情況，有哪些需要注意的？三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，該實(shí)驗(yàn)選擇的器材有哪些？2.據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，該實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何一步一步操作？

2、3.實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如何記錄和處理？得到了什么樣的結(jié)論？四、誤差分析例題精析【例題1】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法或做法中正確的是（ ）A.選用質(zhì)量大的重錘可以減小實(shí)驗(yàn)誤差B.實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能增加略大于勢(shì)能減少C.固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手拿住穿過(guò)限位孔紙帶的一端，手應(yīng)靜止靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處D.先松開(kāi)紙帶，再接通電源，重物自由下落時(shí)，紙帶上就能打出一系列點(diǎn)，重復(fù)做幾次【例題2】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50HZ，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.8m/s2，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg。甲、乙、丙三學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離

3、分別為0.18cm、0.19cm和0.25cm，可見(jiàn)其中肯定有一個(gè)學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤操作：_。若按實(shí)驗(yàn)要求正確的選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖7-40所示（相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s），那么，（1）紙帶的_端與重物相連；（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度vB=_；（3）從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量是Ep=_，此過(guò)程中物體動(dòng)能的增加量EK=_(g=9.8m/s2)；（4）通過(guò)計(jì)算，數(shù)值上Ep_EK（填“>”“=”“<”），這是因?yàn)開(kāi)；（5）實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_。圖740ABCO3.145.017.06單位：cm自我測(cè)評(píng)1.在“

4、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列物理量A.重錘的質(zhì)量 B.重力加速度 C.重錘下落的高度 D.與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度(1)需要用工具測(cè)量的有 。(2)需要通過(guò)計(jì)算得到的有_。2.為了進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選擇：A.鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、C.復(fù)寫(xiě)紙、D.紙帶、E.低壓直流電源、F.天平、G.秒表、H.導(dǎo)線、I.開(kāi)關(guān)，其中不必要的器材是_；缺少的器材是_。3.填出下列空格中的內(nèi)容：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為_(kāi)；開(kāi)始打點(diǎn)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)先_然后_。（2）計(jì)算時(shí)對(duì)所選紙帶的要求是_。（3）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是_,使重錘獲得的動(dòng)能會(huì)_,為減少誤差掛在紙

5、帶下的重錘應(yīng)選擇_。（4）如果以v2/2為縱軸、以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出v2/2-h圖線應(yīng)為7-41中的_，該線的斜率等于_。圖741v2/2hOv2/2hOv2/2hOv2/2hOABCD拓展提高 綜合實(shí)踐與創(chuàng)新4.某同學(xué)在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條選好的紙帶前面一部分損壞了，測(cè)出剩下的一段紙帶上的各個(gè)點(diǎn)間距如圖7-42所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50HZ，重力加速度g=10m/s2。（1）試?yán)眠@段紙帶說(shuō)明重錘通過(guò)2、5兩點(diǎn)時(shí)機(jī)械能相等。（2）說(shuō)明為什么得到的結(jié)果是重力勢(shì)能減少量為Ep稍大于重錘的動(dòng)能增加量Ek。圖7421 2 3 4 5 62.83.2 3.6 4.

6、0 4.3 cm參考答案自主學(xué)習(xí) 1.只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計(jì)算瞬時(shí)速度v，從而驗(yàn)證物體在自由下落過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量Ep=mgh與物體動(dòng)能的增加量相等。2（1）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦阻力（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后再松開(kāi)紙帶讓重錘下落。（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須接50Hz交流電源。（4）手提紙帶上端時(shí)，注意不要晃動(dòng)，可使手臂靠在某處，保證重錘下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的一個(gè)小點(diǎn)。（5）為減小測(cè)量h

7、值的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要遠(yuǎn)離起始點(diǎn)，紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)。（6）選取的紙帶一定要第1、2點(diǎn)間的距離接近于2mm并且點(diǎn)跡清晰。3.鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘（帶紙帶夾子）、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、刻度尺、低壓交流電源。4、5見(jiàn)“新知探究”部分的答案說(shuō)明。新知探究二、注意事項(xiàng)（供參考）1.實(shí)驗(yàn)中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝，要使兩限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦。2.實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，才松開(kāi)紙帶，讓重錘下落。3.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須接低壓交流電源，（電火花計(jì)時(shí)器用220v交流電源）。4.手捏紙帶松手之前，不要晃動(dòng)，保證打出的第一個(gè)點(diǎn)清晰。5.為確保打第一點(diǎn)時(shí)重物初速度為零，應(yīng)挑選第1

8、、2兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶。6.本實(shí)驗(yàn)無(wú)須測(cè)量重物的質(zhì)量，但最好使用自己測(cè)出的當(dāng)?shù)刂亓铀俣取Ｈ?、?shí)驗(yàn)過(guò)程（1）實(shí)驗(yàn)器材（供參考）主要有鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘（帶紙帶夾）、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙（或墨粉盤(pán)）、導(dǎo)線、學(xué)生電源、毫米刻度尺。（2）實(shí)驗(yàn)步驟（供參考）將檢查調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落，計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列清晰地點(diǎn)。取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)做幾次，打出35條紙帶。最好選取第1、2兩點(diǎn)間距接近2mm，且點(diǎn)跡清晰地紙帶。在所

9、選紙帶上第一點(diǎn)標(biāo)上O，并從少靠后一點(diǎn)開(kāi)始，依次標(biāo)出1、2、3并量出各點(diǎn)到位置O的距離h1、h2、h3記入設(shè)計(jì)的表格中。用公式，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3記錄于表中。計(jì)算打各點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能的減少量mghn和動(dòng)能的增加量，并進(jìn)行比較，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，將計(jì)算數(shù)值填入表格。（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理求vn時(shí)，T=0.02s。設(shè)計(jì)表格如下:各打點(diǎn)1234567下落高度hn(m)速度vn（m/s）mghn結(jié)論四、誤差分析（供參考）由于測(cè)長(zhǎng)度偶然誤差，減小辦法一是測(cè)距離時(shí)都應(yīng)從第一個(gè)點(diǎn)O量起；二是多測(cè)幾次取平均值。實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過(guò)程中藥克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加

10、量EK必然稍小于勢(shì)能的減少量EP這屬于系統(tǒng)誤差。例題精析例題1 A例題2 丙同學(xué)的操作步驟中有錯(cuò)誤。錯(cuò)誤操作是先放開(kāi)紙帶后接通電源。（1） 左（2） m/s（3） J（4） EP>EK（5） 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒。解析： 自我測(cè)評(píng)1.（1）C(2)D 2.EFG,帶夾得重物、低壓交流電源、毫米刻度尺3.（1）計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上時(shí)需使兩限位孔在同一豎直線上 通電 松開(kāi)手（2）點(diǎn)跡清晰 （3）計(jì)時(shí)器限位孔對(duì)紙帶的摩擦力和空氣阻力 小于勢(shì)能的減少，密度大的實(shí)心金屬塊（減少阻力的影響） （4）C 重力加速度g綜合實(shí)踐與創(chuàng)新4.（1）利用求出再比較gh25與的值分別0.108和0.106比較接