《第05节验证机械能守恒定律》教学设计(江苏省县级优课)-物理教案

实验：验证机械能守恒定律编制人：束建强审核人：杨永强一、学习目标知识与技能：会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度，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。二、学习重点与难点1.教学重点：掌握验证机械能守恒定律的实验原理及数据处理方法。2.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。三、教学方法本课采用分组实验的教学形式，作为验证性实验，教学方法上注重体现科学探究的思想，注重体现以教师为主导、以学生为主体的教学理念。在教学过程中教师创设情景、引导启发、评价方案、分析讨论、指导实验、归纳结论；在动手操作实践中教师着重培养学生的探究、分析、实验数据处理、归纳等能力。本课具体运用学案教学法、实验探究法、启发式教学法、讨论分析法、多媒体辅助法等。四、学习过程新课导入观看两段视频——过山车与蹦极跳，大家讨论其中动能与势能的相互转化以及机械能是否守恒？考虑到实际问题的复杂性，本节课选取重锤自由下落过程中动能与势能的变化，从而验证机械能守恒定律。（二）实验目的1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。（三）实验原理让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒：方案一：以物体自由下落的位置O为起始点，测出物体下落高度h时的速度大小v，若eq\f(1,2)mv2＝mgh成立，则可验证物体的机械能守恒。方案二：测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，v1、v2的计算方法与方案一的相同。若关系式eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgh成立，则物体的机械能守恒。（四）实验器材:铁架台(带铁夹)、电火花计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、墨粉纸盘、毫米刻度尺、220V交流电源。（五）实验步骤1.安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上；另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3～5次实验。3．选纸带：选取点迹较为清晰且有前两点间的距离约为2mm的纸带，把纸带上打出的第一个点作为起始点，记作O，在距离O点较远处（h≥30cm）再依次选出计数点1、2、3……4．测距离：用刻度尺测出O点到1、2、3……的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3……（六）实验操作前需要探究的几个问题科学探究：如何准确模拟自由落体运动？科学探究：如何正确计算物体的瞬时速度？科学探究：验证机械能守恒的数据处理方法？方法一：利用起始点和第n点。方法二：任取两点A、B。方法三：图象法。（七）分组实验，按照上述方法一、三认真处理数据。（填写下表时一律保留两位小数）计数点123456下落高度h(cm)速度v(m/s)减少的势能mgh(J)增加的动能eq\f(1,2)mv2(J)hh/cm7.07.06.06.05.05.04.04.03.03.070.060.030.050.040.070.060.030.050.040.0学生汇报交流实验数据，师生共同得出实验结论。科学探究：本实验中的误差来源以及减小误差的方法？（十）巩固练习1．如图是利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验装置。(1)在验证机械能守恒定律的实验中，没有必要进行的操作是（）A．用天平测重物的质量B．用秒表测重物下落的时间C．用打点计时器记录重物下落的信息D．用纸带记录测量重物下落的高度(2)该实验所用打点计时器的电源频率为50Hz，如图7所示，A、B、C为纸带中选取的三个计数点，每两个计数点之间还有4个点未画出，则每两个计数点之间的时间间隔T＝______s，打点计时器在打下计数点B时，物体的下落速度为vB＝________m/s。(小数点后保留两位有效数字)图7(3)由于该实验中存在阻力做功，所以实验测得的重物的重力势能的减少量________(选填“＜”“＞”或“＝”)动能的增加量。2．某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图8中，单位是cm。打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g取9.8m/s2，重物质量为m。图8(1)重物在2点时的速度v2＝________，在5点时的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________。由以上可得出实验结论：___________