高中物理-实验：验证机械能守恒定律教学设计学情分析教材分析课后反思

课标分析课标要求：通过实验，验证机械能守恒定律。这就强调了体验验证过程的重要性，注重了对学生科学探究能力的培养。教材分析机械能守恒定律在物理学理论和应用方面十分重要，是高中物理的重点内容，为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础，起到了承上启下的作用。但这种思想和有关的概念、规律，由于其抽象性强，学生要真正的掌握和灵活运用还是很困难。本节内容安排在学习机械能守恒定律之后，目的是为了使学生在理论上对机械能守恒定律有所了解的基础上，通过实验测量及对实验数据的分析处理，对机械能守恒定律及条件有深刻的认识。学情分析知识层面：学生已经掌握了动能、重力势能等概念以及动能定理、机械能守恒定律等定理、定律；知道功是能量转换的量度以及机械能守恒的条件。能力层面：学生已具备一定的实验操作技能，会用打点计时器以及直尺等实验仪器。具备一定的数据处理能力。《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】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。进行新课一、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。二、实验原理1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能，总的机械能守恒，即mgh＝eq\f(1,2)mv2.2．物体下落高度的测量：通过纸带用刻度尺测出．3．物体瞬时速度的测量、计算：纸带上第n个点的瞬时速度等于这个点前后相邻两点间的平均速度vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)(hn＋1、hn－1分别为第n＋1个点、第n－1个点到第一个点的距离)．三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、学生电源四、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处理数据得出结论五、数据处理及误差分析1、数据处理：记录并计算实验数据。序号12345下落高度速度速度平方减少的势能增加的动能2、产生误差原因分析：（思考出几条，请写出几条）误差原因为减小误差操作时应注意方面123六、实验结论课堂小结：达标练习1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，以下说法中正确的是 ()A．选用重锤时，密度大体积小的比密度小体积大的好B．选用重锤时，密度小体积大的比密度大体积小的好C．选用的重锤一定要测其质量D．重锤的质量大小与实验准确性无关2、关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是()A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小B．称出重锤的质量C．纸带上第1、2两点间距若不接近2mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法3、如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸在图中已注明．我们选中n点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是()A．n点是第n个点，则vn＝gnTB．n点是第n个点，则vn＝g(n－1)TC．vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)D．vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)4、在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为________．A．打点计时器(包括纸带)B．重物C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为________；开始打点计时的时候，应先________，然后________．(3)实验中产生系统误差的原因主要是________________，使重物获得的动能往往________．为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择________________________．(4)如果以eq\f(v2,2)为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的eq\f(v2,2)－h图线是________，该线的斜率等于________________．5．某同学利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．(1)该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：①____________________；②___________________________________.(2)该同学经修改错误并正确操作，让质量为1kg的重锤下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为频率是50Hz的交变电源，纸带打点如图乙所示．纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点(O、A间有点未画出)，选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O点距离如图乙所示，单位为mm，重力加速度为9.8m/s2，则：(结果保留三位有效数字)根据纸带，打点计时器打下B点时，重锤速度vB＝________，重锤动能EkB＝________，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤势能减少量为________．由此可以得到的实验结论是：________________________________________________________________________.6．“验证机械能守恒定律”的实验中．图7－9－10(甲)是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I，对BH段进行研究．①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．②用刻度尺测量距离时如图(乙)，读出A、C两点间距为________cm，B点对应的速度vB＝________m/s(保留三位有效数字)．③若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，当地重力加速度为g，为完成实验，要比较eq\f(1,2)veq\o\al(2,B)与________的大小(用字母表示)．实验效果分析通过本节课的实验使学生在理论上对机械能守恒定律有所了解的基础上，通过实验测量及对实验数据的处理，对机械能守恒定理及条件有了深刻的理解。1、理解了实验的设计思路，明确了实验中需要测量的物理量。2、知道了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，掌握了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。