人教版必修二7.9《宇宙航行》WORD教案1 4页

总课题 机械能守恒定律 总课时 第26 课时 课题 实验:验证机械能守恒定律 课型 实验课 教 学 目 标 知识与技能 ‎1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。‎ ‎2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。‎ 过程与方法 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。‎ 情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。‎ 教学 重点 掌握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。‎ 学法 指导 实验探究 教学 准备 教学 设想 预习导学→学生初步了解本节内容→实验探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升 教 学 过 程 ‎ 师 生 互 动 补充内容或错题订正 任务一 预习导学 ⒈为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。‎ ⒉物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落H高度时速度为V，应有MgH= ，故只要gH=1/2V2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。‎ ⒊在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ，且第1、2两打点间距离接近的纸带。‎ ⒋测定第N个点的瞬时速度的方法是：测出与N点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1，，有公式VN= 算出。‎ ⒌在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。‎ 任务二 重点复习 ‎1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。‎ 在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：‎ EA= ， EB= ‎ 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有:‎ 上式亦可写成 ‎ 图2‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ s1‎ s2‎ s3‎ h1‎ h2‎ h3‎ h4‎ 为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是 ‎ ‎ 高度，vA是物体在A点的 ‎ ‎ 速度。‎ ‎2、如何求出A点的瞬时速度vA？‎ ‎(引导：根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA。)‎ 图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1，2，3，……图中s1，s2，s3，……分别为0～2点，1～3点，2～4点…… 各段间的距离。‎ 根据公式，t=2×0.02 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，……各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，…….‎ ‎3、如何确定重物下落的高度？‎ ‎（引导：图2中h1，h2，h3，……分别为纸带从O点下落的高度。）‎ 根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。‎ 任务三 进行实验 一、在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：‎ ‎1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？‎ ‎2、是否需要测量重物的质量？‎ ‎3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？‎ ‎4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？‎ ‎5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？‎ 二、学生进行分组实验。(学生讨论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤)(参考实验步骤)‎ ‎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．‎ ‎4．重复上一步的过程，打三到五条纸带．‎ ‎5．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h1h2h3，……记人表格中．‎ ‎6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1v2v3……并记录在表格中．‎ 各计数点 ‎ l ‎ 2‎ ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 5‎ ‎ 6‎ 下落高度 ‎ 速度 ‎ 势能 ‎ 动能 ‎ 结论 ‎7．计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内．‎ 任务四 达标提升 ‎（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：‎ ‎ ；缺少的器材 。‎ ‎（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。‎ ‎（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为：‎ ‎____ ____ _。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择 打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。‎ ‎（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。‎ ‎①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB=‎ ‎ J。‎ ‎②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 ‎ ‎ J。‎ ‎③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。 ‎