粵教版高中物理必修二 4.5 驗證機械能守恒定律-教案設(shè)計

粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計物粵版一級修第章教設(shè)（）《驗證機能守恒定律【教內(nèi)】廣東教育出版社出版的普通高中課程標準實驗教科物理必修2第《械能和能源》第五節(jié)《驗證機械能守恒定律》教學【教分】1．教材分析機械能守恒定律是力學中的一條重要規(guī)律，本節(jié)要求學生從實驗誤差、實驗條件和安全問題等方面設(shè)計一個驗證機械能守恒定律的實驗方案學的能力要求較高師結(jié)合學生的實際情況，及時給予指導和幫助，通過適當?shù)匿亯|來降低學生的學習難度。2．學情分析由于學生很少獨立設(shè)計實驗，因此，老師可以通過舉例說明來引導學生學會如何進行實驗設(shè)計的思考有時甚至可以列幾種實驗方案學生進行分析和討論然后決定采用其中一種方案?！窘棠俊恳恢c能．知道機械能守恒定律的內(nèi)容和意義。應(yīng)向?qū)W生說明定律有兩層意思：一是動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；二是總機械能守恒。．知道機械能守恒的條件：只有重力和彈力做功，只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。二過與法通過這個開放型實驗，了解學生對所學知識的掌握和靈活應(yīng)用程度，了解學生對實驗儀器的作用和使用的掌握情況。根據(jù)學生設(shè)計的實驗方案，了解學生對機械能守恒條件的理解程度，學會怎樣減小實驗誤差。通過實驗，使學生學會處理和解決實際問題的一般思路和方法。三情、度價觀通過這個開放型實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索能力。通過匯報與交流，使學生了解實驗方案的不足，實際操作的不便，促使學生對實驗方案和實驗步驟進行改進，提高實驗的準確性。【教重、點設(shè)計方案驗證機械能守恒定律?！窘谭健繉嶒烌炞C法、觀察比較法【教類】實驗課【教媒】各種多媒體教學軟件【實驗材】導線和電源等。

鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時、直尺、重物、紙帶、復寫紙片、【學程一復提，入課師前面我們學習機械能守恒律能守恒定律的內(nèi)容是什么？表達式是什么？滿足的條件是什么？這節(jié)課我們要設(shè)計驗證機械能守恒定律的實驗方案，并進行實際操作。板書：第四章機械和能源/8粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計第五節(jié)驗證械能守恒定律二進科探．提問師：1.本驗通過物體的什么運驗證機械能守恒？2.證得到什么結(jié)果就可以說明物體的機械能守恒？求力勢能的減少量需要測量什么量能的增加量需要測量什么量？需要什么器材？生：本節(jié)的實驗目的是驗證機械能守恒定律，可通過物體的自由落體運動來驗證機械能守恒定律；若物體減少的重力勢能等于物體增加的動能，就可以說明物體的機械能守恒；實驗中以過測量物體下降高度來求出物體減少的重力勢能過求出始末的速度來知道物體增加的動能。．設(shè)實方生：（1）實驗原理：在自由落體運動中，物體的重力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能保持不變用打點計時器記錄物體運動的位置根紙帶記錄的點跡求出物體的速度體下落過程中受到打點時器的阻力和空氣阻力了使物體在下落過程中受到的各種阻力可以忽略必加大物的質(zhì)量所以實驗用質(zhì)量較大的重錘果重錘從靜止開始下落高度h時速度增大到，由機械能守恒應(yīng)該有mgh＝mv/2。（2）實驗器材：電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶、復寫紙、重物（附紙帶夾子）、刻度尺、鐵架臺、導線。．實操教師提醒：注意機械能守恒定律的條件，盡可能減少誤差。生：實驗步驟：（1）按圖1所裝置安裝好電磁打點計時器并用導線將打點計時器接在4～6V的交流電源上；）將紙帶穿過打點計時器，紙帶下端用夾子與重物相連，手提紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方；（3）先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點；（4更換紙帶，重復上述步驟；

圖（5）在取下的紙帶中挑選第一二兩點間距接近2mm且跡清晰的紙帶測量，記下起點位置Ｏ，再挑選五個連續(xù)的點，標明１、２、３、４、５，用刻度尺量出各點距Ｏ點的距離h、h、h）用公式v=(h—h)/2T計算各點的速度（7）計算各點對應(yīng)的勢能減少量eq\o\ac(△,E)eq\o\ac(△,)和動能增加E進行比較。．設(shè)表、錄據(jù)教師提醒：注意有效位數(shù)。/8粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計-1速度v(m.s)

動能變化量E

K

下降距離h(m)重做功W

比較W與⊿E

K．數(shù)處、差析教師提醒：可用列表法、作圖法處理。安裝打點計時器時，兩紙帶限位孔必須在同一豎直直線上，以減小紙帶與限位孔的摩擦阻力。實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器工作正常后才能松開紙帶讓重錘下落。選用密度較大的物體作重錘，以相對減小空氣阻力的影響，實驗中無需測出重錘的質(zhì)量，可保留在驗證式中。測量下落高度時，都必須從起始點算起，不能搞錯。為了減小測h值相對誤差，選取的各計數(shù)點要離起始點遠些，紙帶也不宜過長，約50cm即。實驗中應(yīng)挑選第一二兩點間距近2mm的紙帶而不是使用＝gt計算點的速度，應(yīng)根據(jù)中間時刻的瞬時速度與全程平均速度的關(guān)系求解。（6實中由于空氣阻力及其阻力的存在，測出的物體動能的增加量應(yīng)小于重力勢能的減少量。．應(yīng)師：例題分析與補充訓練……例題：某同學在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，不慎將一條選擇好的紙帶的前面部分損壞，剩下的一段帶上各點間的距離測出并標在紙帶上，如圖2所示已打點０

１２３４５６

3.60

4.30

單位：圖計時器的周期為0.02s，重力加度為g=9.8m/s。證明在實驗誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒。補充練習：1.關(guān)于驗證機械能守恒定律的下說法中，哪些是正確的？（）/8粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計選用重物時，重的比輕的好。選用重物時，體積大的比小的好。選定重物后，可不測出它的質(zhì)量。重物所受的重力，應(yīng)遠大于它所受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力。2.使用電磁打點計時器驗證機械守恒定律，由于摩擦力不可避免，則下述說法正確的是（）重物減少的重力勢能一定等于增加的動能。重物減少的重力勢能大于增加的動能。重物減少的重力勢能小于增加的動能。以上說法都有可能。3.在驗證機械能守恒定律的實驗：有如下器材：電磁打點計時器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；鐵架臺。其中該實驗不需要的器材____。實驗時，松開紙帶與閉合電源開關(guān)的合理順序____________________。實驗中從條打上點的紙帶挑選第一二點之間的距離接近__mm并點跡清晰的紙帶進行測量。4.在驗證機械能守恒定律時：如以V2/2為縱軸，以橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的V2/2－h(huán)圖線是__________________能驗證機械能守恒定律－h(huán)圖線斜率等于___________的數(shù)值。5.在“驗證機械能守恒定律”的驗中知打點計時器所用電源的頻率為50Hz地重力加速度為＝9.8m/s2，得所用重物的質(zhì)量為200g。實驗得到一條清晰紙帶，如圖3所，把第一個點記作O，另擇連續(xù)的四個點A、B、C、D為測量點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各到O點距離分別為41.61cm、49.63cm和62.79cm，由此可知重物由O點動到C點重力勢能的少量等_______J錘經(jīng)過C點的速度為______m/s,動能的增加量為______J結(jié)果保留三位有效數(shù))/8粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計O

ABCD圖3．交和結(jié)師生間、生生間回顧這節(jié)課我們在實驗中遇到什么困難，又是怎樣解決的，今后在哪些方面進行改進……三作：成實驗報告及后面的練習，預習第六節(jié)能量能量化守恒定律。【記：第五節(jié)驗證機械能守恒定律可設(shè)計多種方案，但要盡量結(jié)合實驗室的現(xiàn)有儀器，實驗時要特別注意滿足機械能守恒的條件，設(shè)法減少實驗誤差。物粵版一級修第章教設(shè)（）《驗證機能守恒定律【

教分與計想

】一教分本節(jié)是一個開放性較高的實驗課，教材中并沒有直接告訴學生驗證機械能守恒的實驗方案而要求學生在前面所學識的基礎(chǔ)上立設(shè)計實驗方案并根據(jù)自己所設(shè)計的實驗方案進行實驗及加以改進實以減少誤差節(jié)重在讓學生經(jīng)歷科學的探究過程養(yǎng)學生的自主性，合作性，體驗發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和成功的樂趣。二設(shè)思本實驗是一個開放性實驗，有多種實驗方案，但考慮到學生的能力水平，考慮到前面學生所掌握的知識能力在前讓學生自主設(shè)計實驗時就明確規(guī)定學生是用自由落體運動實驗來驗證明機械能守恒，讓學生能從一個方向入手，另外考慮到部分能力較強的學生，提出讓學生思考設(shè)計其它辦法來驗證機械能守恒定律結(jié)合實驗室的情況可能提供其它方法的實驗器材滿了不同生學生的需要此外課教師要對學生所設(shè)計的實驗報告認真批閱指導，為上課做好充分的準備。課堂上，為了學生更好更有效地完成本實驗，在實驗前就讓學生匯報交流課前設(shè)計的實驗報告讓生在討論交流中斷改進自己的實驗方案少誤差為動手做實驗做好充分的準備。在實驗過程教師主要從減少誤差和圖象法處理數(shù)據(jù)方法加以引導?！窘棠俊恳恢c能．知道機械能守恒定律的內(nèi)容和意義。．知道機械能守恒的條件：只有重力和彈力做功時，動能與勢能相互轉(zhuǎn)化。二過與法．通過本節(jié)開放性實驗，了解學生對所學知識掌握和靈活應(yīng)用程度，了解學生對實驗儀器的作用和使用的掌握情況。．根據(jù)學生設(shè)計的實驗方案，了解學生對機械能守恒條件的理解程度，學會處樣減少實驗誤差。/8粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計三情、度價觀．通過對實驗報告的匯報、討論交流，使學生了解實驗方案的不足，使學生對實驗方案和實驗步驟進行改進，從而提高實驗的準確性。．通過本實驗，培養(yǎng)學生的獨立思考的能力和探索能力?！窘讨亍浚ㄟ^對課前設(shè)計的實驗報告的匯報、討論、交流，了解實驗方案的不足，對實驗步驟進行改進。．檜查學生對所學知識的掌握和靈活應(yīng)用程度，了解學生對實驗儀器的使用的掌握情況。．掌握實驗數(shù)據(jù)的處理分析。【教難】．學生設(shè)計實驗，通過匯報、討論、交流，了解實驗方案和實驗步驟的不足，并加以改進。．如何用圖象法對實驗數(shù)據(jù)進行處理分析。【教方】討論交流法、實驗法【教用】電火花打點計時器、交流電、紙帶、重錘、夾子、鐵架臺、刻度尺等【學程課準：思考機械能守恒定律成立的條是什么？數(shù)學表達式如何？從能量轉(zhuǎn)化的角度看械能守恒定律又可如何表示？驗證機械能守恒定律在測量的物理量有哪些？在這些量中直接測量的有哪些？間接測量的有哪些？如何測量？要求以人為一小組設(shè)計一實驗用自由落體運動來驗證機械能守恒定律并初步設(shè)計好實驗報告：實驗目的、實驗原理、實驗器材和裝置、實驗過程和步驟、數(shù)據(jù)記錄與分析。并思考能否設(shè)計其它實驗用另外的方法來驗證機械能守恒定律？教師認真批閱學生初步設(shè)計的實驗報告解學生對機械能守恒條件的掌握程度解學生實驗設(shè)計的合理性，方便課堂上準確有效地指導學生。實驗室提供的儀器：電火花打點計時器、交流電、紙帶、重錘、夾子、鐵架臺、刻度尺（每小組有）如果學生能設(shè)計出其它方法來驗證機械能守恒定律用氣墊導軌用平拋運動的方法等，如果所需的器材實驗有，則可給個別小組多提供相應(yīng)的實驗器材。一、復引（分）師械守恒定律成立的條件什么？數(shù)學表達式如何？從能量轉(zhuǎn)化的角度看械能守恒定律又可如何表示？生：師：本節(jié)我們就用大家設(shè)計的實驗來驗證機械能守恒定律。二科探過師機能守恒定律在測量的物理量有哪些？在這些量中直接測量的有哪些？間接測量的有哪些？如何測量？．匯交實方（分鐘）師下我們請一個小組的代表來說說你們設(shè)計的實驗報告他學認真聽并找出自己小組設(shè)計的實驗報告有哪些不同，哪種更合理更好，呆會請大家討論交流。/822粵教版高中物理必修二驗證機械能守恒定-案設(shè)計生：一、實驗目的實驗原理實驗器材實驗步驟實驗數(shù)據(jù)的記錄與分析學生根據(jù)自己設(shè)計的實驗報告，從減小誤差的角度找到更好的方法。．實過（10分）下面請大家通過剛才的討論交流，對你們小組所設(shè)計的實驗從減小誤差的角度加以改進，然后根據(jù)實驗室提供的器材完成本實驗，并做好實驗數(shù)據(jù)的記錄。生：做實驗，列表記錄數(shù)據(jù)。．實數(shù)的析10鐘師在理實驗過程中數(shù)的析方法除了計算法有哪一種方法是更加形象直觀的？生：圖象法。師本驗中我們是通過能量化的角度過比較什么量的變化來驗證機械能守恒定律的？生：勢能、動能的變化。師：勢能、動能的變化又與什么有關(guān)？生：下落的高度。師：所以用圖象法處理數(shù)據(jù)時，坐標的縱軸、橫軸應(yīng)分別表示什么？生：縱軸表示：勢能、動能，橫軸表示：下落高度。師：勢能的大小與參考點的選取有關(guān)嗎？所以應(yīng)注意什么？生：有，必須選擇零勢點。師：請大家用計算法和圖象法對記錄的數(shù)據(jù)進行分析。．實結(jié)與驗差析5分鐘）師：請大家繼續(xù)完成實驗報告：寫出實驗結(jié)論，并對實驗過程中產(chǎn)生的誤差進行分析。．?。ǚ昼娫诒敬螌嶒炦^程中，你遇到了哪些困難？發(fā)現(xiàn)了哪些問題？又是如何克服和解決的？通過本實驗，你是否驗證了機械能守恒定律？通過完成這項研究，你有什么收獲和體會？三作．繼續(xù)完成實驗報告．練習：（）在用電磁打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，打點計時器每打兩個相鄰點的時間間隔為0.02s中選

第一二最接近紙帶進行測量。把第一個點記作，另選三個連續(xù)的點n-1，n+1，個點到0點離分別h1h，如2所示根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出重錘在n點的速度υ=,若算出v＝。說明生錘自由下落