2019-2020年高中物理79实验验证机械能守恒定律第16课时教案新人教版必修2

2019-2020年高中物理7.9实验考据机械能守恒定律第16课时授课设计新人教版必修2授课目的知识与技术1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；2、掌握考据机械能守恒定律的实验原理。过程与方法经过用纸带与打点计时器来考据机械能守恒定律，体验考据过程和物理学的研究方法。感情、态度与价值观经过实验考据，领悟学习的快乐，激发学习的兴趣；经过亲自实践，成立“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，培养学生脚扎实地的科学态度。授课重点掌握考据机械能守恒定律的实验原理。授课难点考据机械能守恒定律的误差解析及怎样减小实验误差的方法。授课过程一、课前导学?为进行考据机械能守恒定律的实验，有以下器材可供采用：铁架台，打点计时器，复写1纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不用要的器材有：________;缺少的器材是______________。2____________力作用，其机械能守恒，若物体自由?物体做自由落体运动时，只受下落H高度时速度为V,应有MgH_____________，故只要gH=1/2V成立，即可考据自由落体运动中物体的机械能守恒。3?在打出的各纸带中优选出一条点迹

____________，且第

1、2

两打点间距离凑近_____________的纸带。4?测定第

个点的瞬时速度的方法是：测出与

点相邻的前、后两段相等时间

T

内下落的距离

SN和

S+1，,

有公式

V=

算出。5?在考据机械能守恒定律时，若是以

V2/

为纵轴，以

为横轴，依如实验数据绘

出的图线应是

__________________，才能考据机械能守恒定律，其斜率等于

_____________

的数值。二、思疑谈论1、推导出机械能守恒定律在本实验中的详尽表达式。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：E=,EB=若是忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有丘二吕，即卩=11mvA上式亦可写成mvB-二mghA-mghB22该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的图1减少等于动能的增加。为了方便，能够直接从开始下落的0点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要考据的表达式，式中h是物体从0点下落至A点的高度，VA是物体在A点的瞬时速度2、怎样求出A点的瞬时速度VA?依照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质打点后的情况。从0点开始依次取点1,2,3,图中Si,S2,S3,分别为0?2点，1?3点，2?4点各段间的距离。S34h依照公式，t=2X0.02s（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vi,V2,V3,.比方：Sh32量出0?2点si间距离Si,则在这段时间里的平均速度，这就是点1处的瞬时速度V1。依次类推可求出点2,3,处的瞬时速度V2,V3,。h23、怎样确定重物下落的高度？图2中h1,h2,h3,分别为纸带从O点下落的高度。h依照以上数值能够计算出任意点的重力势能和动能，从而考据机械能守恒定律。1学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。复习《用打点计时器测速度》的实验，掌握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。三、反响更正1、在学生开始做实验以前，应重申以下几个问题:（1）该实验中采用被打点纸带应注意两点：一是第一点o为计时起点，0点的速度应为零。怎样鉴识呢？（2）可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序次怎样？为什么？（5）测量下落高度时，某同学认为都必定从初步点算起，不能够弄错。他的见解正确吗？为了减小测量h值的相对误差，采用的各个计数点要走初步点合适远些好，还是近些好？（1）由于打点计时器每隔0.02s打点一次，在最初的0.02s为0.002m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离凑近两年

内物体下落距离应2mm的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔

t=0.02s.（2）由于不需要知道物体在某点动能和势能的详尽数值，所以不用测量物体的质量m,而只要考据就行了。（3）打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所碰到的阻力作用。（4）必定先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。（5）这个同学的见解是正确的。为了减小测量h值的相对误差，采用的各个计数点要走初步点合适远些好。2、学生进行分组实验。四、牢固迁移（1）为进行“考据机械能守恒定律”的实验，有以下器材可供采用：铁架台，打纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不用要的器材有

:

点计时器，复写；缺少的器材（2）

在考据机械能守恒定律时，若是以

v2/

为纵轴，以

为横轴，依如实验数据绘出的图线应是

__________

，才能考据机械能守恒定律，其斜率等于

____________

的数值。（3）在做“考据机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图

所示,

其中

点为打下的第一个点，

0、1、

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。依照纸带测量出的距离及打点的时间间隔，能够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〕123456??■?■■?E5I----------------------------1■■[■■I■丄M沁圏3

—IF度大小的表达式为______________。要考据机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第__________和第____________计数点之间的过程为研究对象。(4)某次“考据机械能守恒定律”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，采用的计数点为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依照纸带供应的数据，在误差赞同的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，获取的结论是_______________________________________。参照答案：(1)不用要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。(2)经过原点的直线、g.(3)(S6+S5+S4-s3-S2-S1)/9T2，(S5+S6)/2T，1、5.(4)①1.175，0.69，0.69②0.69，③机械能守恒。2019-2020年高中物理7.9《实验：考据机械能守恒定律》授课设计新人教版必修2课题§7.9实验：考据机械能守恒定律课型新授课(2课时)知识与技术1?会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度.教2?掌握考据机械能守恒定律的实验原理.学过程与方法目经过用纸带与打点计时器来考据机械能守恒定律，体验考据过程和物理学的研究方法.感情、态度与标价值观经过实验考据，领悟学习的快乐，激发学习的兴趣；经过亲自实践，成立“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，培养学生脚扎实地的科学态度.教授课重点学重点掌握考据机械能守恒定律的实验原理.、难点授课难点考据机械能守恒定律的误差解析及怎样减小实验误差的方法.教学方研究、解说、谈论、练习法教教具准备学手狠物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻段度尺、小夹子.学生活动授课活动［新课导入］师：上一节课我们学习了机械能守恒定律，我们第一采复习一下什么叫做机械能守恒定律?生：在只有重力或弹力做功的物系通通内，动能与势能能够相互转变，而总的机械能保持不变.这叫做机械能守恒定律.师：机械能守恒的条件是什么？生：只有重力和弹力做功.师：自由落体运动中机械能可否是守恒?生：自由落体运动中物体只碰到重力的作用，这个过程只有重力做功，所以机械能是守恒的.师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的详尽表达式，能够依照什么来进行推导呢？生1:能够经过牛顿运动定律进行推导.生2:能够依照动能定理进行推导.（投影显现与一个自由落体运动相关的题目，从题目中知道相关的物理量，让学生分别依照牛顿运动疋律和动能疋理推导机械能寸恒疋律，再一次熟悉这个疋律，并为本节课的授课打下基础）［新课授课］1、推导出机械能守恒定律在本实验中的详尽表达式。在图1中，质量为m的物体从0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=hQ—~若是忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有EA=EB，即=虫。—|1212上式亦可与成^mvB_§mvA=mghA_mghB号0如该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的77777777777图1减少等于动能的增加。为了方便，能够直接从开始下落的0点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要考据的表达式，式中h是物体从0点下落至A点的高度，VA是物体在A点的瞬时速度。师：在做实验以前，我们第一要明确这样几个问题，第一这个实验需要什么器材？生：最简单想到的器材是重物、电磁打点计时器以及纸带?复写纸片?低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子.师：打点计时器的作用是什么？生：记录在纸带上打的点，用这些点来求出物体在经过某一点的速度.师：低压交流电源可否是必要的？生：低压交流电源其实不是必要的，若是采用的是电火花计时器时，它所需要的电压是交流220V,所以不需要低压电源.师：重物采用的原则是什么？为什么？生：密度比较大，质量相比较较大，能够减小由于空气阻力带来的误差.师：实验中还有哪些应该注意的地方？生：计时器要牢固在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大体是1m.师：这样做的目的是什么？生：计时器平面与纸带限位孔在竖直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充分的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出很多的点，有利于进行计算.师：实验中的误差主要本源于哪里？生：重物和纸带下落过程中要战胜阻力，主若是纸带和计时器之间的摩擦力，计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：交流电的频率不等于50Hz测量数据时的误差等等.师：过程开始和终结地址是怎样选择的？生：实验用的纸带一般小于1m从初步点开始大体能打出20个左右的计数点，终结地址的点能够选择倒数第一个点也许倒数第一个点，从这一个点向前数46个点当开始的点.师：这样采用的目的是什么？生：这样采用的目的是能够减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离（高度h）测量的误差.师：在数据办理时，可否是必定从打的第一个点开始呢？生：课文中有这样的句子“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能获取重物下落过程中势能的变化”?在第四节我们已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择合适的点为参照点，势能的大小不用从初步点开始计算.h2hh****v+v师：在实验中可否是要先进行测量重物的质量呢？生：不需要测量重物的质量，由于这个物理量在式子两边能够约掉.，师：实验中重物经过某一点的速度是怎样获取的呢？（投影显现学生的推导过程，这个结论特别重要，3|必然要让学生能够自己推导）2、怎样求出A点的瞬时速度VA?h2-----T-依照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1h1?—下”瞬时速度VA。h图2是竖直纸带由下而上实质打点后的情况。从0点开始依次取点1,2,3,图中Si,S2,S3,图2分别为0?2点，1?3点，2?4点各段间的距离。依照公式，t=20.02s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s）,X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,vs,比方：量出0?2点间距离S1,则在这段时间里的平均速度，这就是点1处的瞬时速度V1。依次类推可求出点2,3,处的瞬时速度V2,V3,。3、怎样确定重物下落的高度？图2中h1,h2,h3,分别为纸带从O点下落的高度。依照以上数值能够计算出任意点的重力势能和动能，从而考据机械能守恒定律。学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。复习《用打点计时器测速度》的实验，掌握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。4、描绘图像师：能够结合v-t图象认识瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义.师：在办理纸带时，可否是要像我们以前做的那样，每隔五个点取一个计数点，也就是说每0.1s为一个时间间隔呢？生：若是时间间隔是0.1s，由于自由落体加速度较大，很简单出现纸带上点数不够用的情况，所以时间间隔不能够太长.师：下面我们准备进行实验，在进行实验以前还应该做几件事情！第一是确定实验的步骤，大家分组谈论一下，尔后得出一个比较合理的实验步骤.（学生谈论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤）（参如实验步骤）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周边.3?接通电源，待计时器打点牢固后再松开纸带，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..重复上一步的过程，打三到五条纸带.5.选择一条点迹清楚且第I、2点间距离凑近2mm的纸带，在初步点标上0,今后各点依次为1、2、3用刻度尺测量对应下落的高度h1\h2\h3,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v1\v2\v3并记录在表格中.各计数点l23456下落咼度速度势能动能结论计算各点的重力势能的减少量mgho和动能的增加量1/2mvn,并进仃比较.看可否相等，将数值填人表格内.师：在其中的几步中，提到了要把数据填人表格，那么我们应该设计一个什么样的表格来适应于实验呢？（学生思虑表格的设计方法，独立完成表格的设计

）（参照表格）教师活动：在学生开始做实验以前，老师应重申以下几个问题：1、该头验中采用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。怎样鉴识呢？2、可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序次怎样？为什么？5、测量下落高度时，某同学认为都必定从初步点算起，不能够弄错。他的见解正确吗？为了减小测量h值的相对误差，采用的各个计数点要走初步点合适远些好，还是近些好？学生活动：思虑老师的冋题，谈论、交流。选出代表公布见解。1、由于打点计时器每隔0.02s打点一次，在最初的0.02s内物体下落距离应为0.002m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离凑近两年2mm的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔t=0.02s.2、由于不需要知道物体在某点动能和势能的详尽数值，所以不用测量物体的质量m,而只要考据就行了。3、打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔