59試驗驗證機械能守恒定律

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篇一：5.9試驗：驗證機械能守恒定律人教版教案

高中物理課堂教學(xué)教案年月日

篇二：5.9試驗驗證機械能守恒定律

5.9

★新課標(biāo)要求試驗:驗證機械能守恒定律

（一）知識與技能

1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。

2、把握驗證機械能守恒定律的試驗原理。

（二）過程與方法

通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過試驗驗證，體會學(xué)習(xí)的開心，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)〞的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀測和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度?！锝虒W(xué)重點

把握驗證機械能守恒定律的試驗原理。

★教學(xué)難點

驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小試驗誤差的方法。

★教學(xué)方法

教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主設(shè)計試驗方案，親自動手試驗，并探討、交流學(xué)習(xí)成果。★教學(xué)工具

重物、電磁打點計時器以及紙帶，復(fù)寫紙片，低壓電源及兩根導(dǎo)線，鐵架臺和鐵夾，刻度尺，小夾子。

★教學(xué)過程

（一）課前準(zhǔn)備

教師活動：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)試驗。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱，重點復(fù)習(xí)下面的三個問題：

1、推導(dǎo)出機械能守恒定律在本試驗中的具體表達(dá)式。

在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地作零重力勢能面，下落

過程中任意兩點A和B的機械能分別為：

EA=1122mvA?mghA，EB=mvB?mghB22

假使忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守

恒，于是有

1122mvA?mghA=mvB?mghB22

1212上式亦可寫成mvB?mvA?mghA?mghB22EA=EB，即

該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右

邊表示物體由A到B

過程中重力勢能的減少。等式

說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。為了便利，可以直接從開始下

落的O點至任意一點（如圖1中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：

12mvA?mgh本試驗要驗證的表達(dá)式，式中h是物體從O點下落至A點2

的高度，vA是物體在A點的瞬時速度。

2、如何求出A點的瞬時速度vA？

根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段

時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間

時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速

度vA。

圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后

的狀況。從O點開始依次取點1，2，

……3，圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點，1～3點，2～4點……各段間

的距離。s根據(jù)公式?，t=2×0.02s（紙帶t

上任意兩個相鄰的點間所表示的時間

都是0.02s），可求出各段的平均速度。

這些平均速度就等于是1，2，3，……

各點相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，…….

例如：

量出0～2點間距離s1，則在這段時s間里的平均速度1?1，這就是點1t圖

2

處的瞬時速度v1。依次類推可求出點2，3，??處的瞬時速度v2，v3，??。

3、如何確定重物下落的高度？

圖2中h1，h2，h3，??分別為紙帶從O點下落的高度。

根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定

律。

學(xué)生活動：學(xué)生看書明確試驗的各項任務(wù)及試驗儀器。復(fù)習(xí)《用打點計時器測速度》的試驗，把握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方法。

（二）進行新課

教師活動：在學(xué)生開始做試驗之前，老師應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：

1、該試驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點

的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？

2、是否需要測量重物的質(zhì)量？

3、在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？為什么？

4、試驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？

5、測量下落高度時，某同學(xué)認(rèn)為都必需從起始點算起，不能弄錯。他的看

法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適

當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？

學(xué)生活動：思考老師的問題，探討、交流。選出代表發(fā)表見解。

1、由于打點計時器每隔0.02s打點一次，在最初的0.02s內(nèi)物體下落距離應(yīng)

為0.002m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近兩年2mm的

紙帶進行測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間

間隔t=0.02s.

2、由于不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體

的質(zhì)量m，而只需驗證12vn?ghn就行了。2

3、打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少

重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。

4、必需先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。

5、這個同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個

計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠(yuǎn)些好。

教師活動：聽取學(xué)生匯報，點評，幫助學(xué)生解決困難。

學(xué)生活動：學(xué)生進行分組試驗。

★課余作業(yè)

1、完成試驗報告。

2、完成如下思考題：

（1）為進行“驗證機械能守恒定律〞的試驗，有以下器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。

（2）在驗證機械能守恒定律時，假使以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。

（3）在做“驗證機械能守恒定律〞的試驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2??為連續(xù)的計數(shù)點?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此試驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達(dá)式為_________。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達(dá)式為_____。要驗證機械能守恒定律，為減小試驗誤差，應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點之間的過程為研究對象。

（4）某次“驗證機械能守恒定律〞的試驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。

①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度vB，重錘的動能EkB=J。

②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為J。

③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是。

［參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點的直線、g.（3）（s6+s5+s4-s3-s2–s1）/9T2，（s5+s6）/2T，1、5.（4）①1.175，0.69，0.69②0.69，③機械能守恒。］

★教學(xué)體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

篇三：必修2nbspnbsp5.9nbspnbsp試驗驗證機械能守恒定律1

金太陽新課標(biāo)資源網(wǎng)

5.9試驗:驗證機械能守恒定律

★新課標(biāo)要求

（一）知識與技能

1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。

2、把握驗證機械能守恒定律的試驗原理。

（二）過程與方法

通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過試驗驗證，體會學(xué)習(xí)的開心，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)〞的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀測和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度?！锝虒W(xué)重點

把握驗證機械能守恒定律的試驗原理。

★教學(xué)難點

驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小試驗誤差的方法。

★教學(xué)方法

教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主設(shè)計試驗方案，親自動手試驗，并探討、交流學(xué)習(xí)成果?！锝虒W(xué)工具

重物、電磁打點計時器以及紙帶，復(fù)寫紙片，低壓電源及兩根導(dǎo)線，鐵架臺和鐵夾，刻度尺，小夾子。

★教學(xué)過程

（一）課前準(zhǔn)備

教師活動：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)試驗。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱，重點復(fù)習(xí)下面的三個問題：

1、推導(dǎo)出機械能守恒定律在本試驗中的具體表達(dá)式。

在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地作零重力勢能面，下落

過程中任意兩點A和B的機械能分別為：

EA=1122mvA?mghA，EB=mvB?mghB22

假使忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守

恒，于是有

1122mvA?mghA=mvB?mghB22

1212上式亦可寫成mvB?mvA?mghA?mghB22EA=EB，即

該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右

邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少。等式

說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。為了便利，可以直接從開始下

落的O點至任意一點（如圖1中A點）來進行研究，這時應(yīng)有：

12mvA?mgh本試驗要驗證的表達(dá)式，式中h是物體從O點下落至A2

點的高度，vA是物體在A點的瞬時速度。

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2、如何求出A點的瞬時速度vA？

根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段

時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間

時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速

度vA。

圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后

的狀況。從O點開始依次取點1，2，

……3，圖中s1，s2，s3，……分別為0～

2點，1～3點，2～4點……各段間

的距離。s根據(jù)公式?，t=2×0.02s（紙帶t

上任意兩個相鄰的點間所表示的時間

都是0.02s），可求出各段的平均速度。

這些平均速度就等于是1，2，3，……

各點相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，…….

例如：

量出0～2點間距離s1，則在這段時s間里的平均速度1?1，這就是點1t圖

2

處的瞬時速度v1。依次類推可求出點2，3，??處的瞬時速度v2，v3，??。

3、如何確定重物下落的高度？

圖2中h1，h2，h3，??分別為紙帶從O點下落的高度。

根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒

定律。

學(xué)生活動：學(xué)生看書明確試驗的各項任務(wù)及試驗儀器。復(fù)習(xí)《用打點計時器測速度》的試驗，把握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方法。

（二）進行新課

教師活動：在學(xué)生開始做試驗之前，老師應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：

1、該試驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點

的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？

2、是否需要測量重物的質(zhì)量？

3、在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？為什么？

4、試驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？

5、測量下落高度時，某同學(xué)認(rèn)為都必需從起始點算起，不能弄錯。他的看

法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點

適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？

學(xué)生活動：思考老師的問題，探討、交流。選出代表發(fā)表見解。

1、由于打點計時器每隔0.02s打點一次，在最初的0.02s內(nèi)物體下落距離

應(yīng)為0.002m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近兩年2mm

的紙帶進行測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時

間間隔t=0.02s.

2、由于不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體

金太陽新課標(biāo)資源網(wǎng)

的質(zhì)量m，而只需驗證12vn?ghn就行了。2

3、打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少

重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。

4、必需先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。

5、這個同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個

計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠(yuǎn)些好。

教師活動：聽取學(xué)生匯報，點評，幫助學(xué)生解決困難。

學(xué)生活動：學(xué)生進行分組試驗。

★課余作業(yè)

1、完成試驗報告。

2、完成如下思考題：

（1）為進行“驗證機械能守恒定律〞的試驗，有以下器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：。

（2）在驗證機械能守恒定律時，假使以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。

（3）在做“驗證機械能守恒定律〞的試驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2??為連續(xù)的計數(shù)點?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此試驗