《实验：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。

 

　　【教学重难点】

 

　　1．验证机械能守恒定律的实验原理。

 

　　2．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】

 

　　学生分组实验。

 

　　【教学过程】

 

　　一、导入新课

 

　　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。

 

　　二、进行新课

 

　　实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。

 

　　实验原理：用天平测出重物的质量，纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就可以得到重物下落过程中势能的变化。重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出（即每计数点的瞬时速度），这样就得到它在各点的动能。比较重物在某一过程的初末状态动能变化与势能变化的多少，就能验证机械能是否守恒。

 

　　需用的实验仪器：（请在所需仪器右面打√对号）

 

 

　　主要实验步骤及注意事项：

 

次序	主要步骤	注意事项	备注	改进措施
1	用天平称出重锤的质量。
2	按课本图所示，把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点记时器与交流电源连好。	打点计时器安装时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。	这一步你有好的改良意见吗？	把铁架台降低并固定到桌面上
3	用手握着纸带上端并让纸带保持竖直，让重物静止地靠近打点计时器。
4	接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点，断开电源。	先接通电源，后松纸带	为什么？
5	换个同学，重复以上2-4步几次，得3—5条纸带。
6	在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应高度h1、h2、h3……	挑选打点清晰，且纸带上最前端两点间距接近2mm左右的纸带	请填写下面数据表格。如果起点不清晰该怎么办？
7	应用公式计算各点对应的速度v11、v2、v3……		请填写下面数据表格
8	计算各点相对于起点O的势能减少量mghn和动能的增加量   进行比较。		填写表格。两数据相等吗？如不相等分析原因。
9	处理数据得出结论

 

　　数据表格：（T=       s，m=       kg ，同一纸带以O点为起点）

 

 

　　产生误差原因分析：（思考出几条，请写出几条）

 

 

　　结论：                                                   

 

　　结论的评估：                                             

 

　　经典分析：

 

　　例：（山东省2008年夏季学业水平考试第16题）在“验证机械能守恒定律”的实验中，造成实验误差的原因主要有：

 

　　（1）                             

 

　　（2）                              

 

　　【巩固提高】

 

　　1．在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：

 

　　①若用公式计算即时速度进行验证，打点记时器所接交流电的频率为50HZ，甲、乙两条实验纸带（如图所示），应选_____纸带好，

 

 

　　②验证机械能守恒定律的实验所用的打点记时器的线圈应接的电源是（　　）

 

　　A．交流220V        B．直流220V       C．交流6V        D．直流6V

 

　　2．某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：

 

　　A．用天平称出重物的质量；

 

　　B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度；

 

　　C．拆掉导线，整理仪器；

 

　　D．断开电源，调整纸带，重做两次；

 

　　E．用秒表测出重物下落的时间；

 

　　F．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论；

 

　　G．把打点计时器接到低压交流电源上；

 

　　H．接通电源，释放纸带；

 

　　I．把打点计时器接到低压直流电源上；

 

　　J．把打点计时器固定到桌边的铁架台上。

 

　　上述实验步骤中错误的是           ，可有可无的是           ，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是                            。（均只需填步骤的代号）

 

　　3．在验证机械能守恒定律时，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图象应是什么形状才能验证机械能守恒定律，图线的斜率表示什么？

 

　　参考答案：

 

　　1．①甲 ②A   

 

　　2．上述实验步骤中错误的是E和I，因为实验中不需要测定时间，打点计时器应使用低压交流电源。可有可无的实验步骤是A。正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：J、G、B、H、D、C、F。

 

　　3．实验数据绘出图象应是通过原点的一条倾斜直线。由图线的斜率表示重力加速度g。