高一物理学科“实验验证机械能守恒定律”问题导学案 新人教版必修2

1、高中一年级物理学科“机械能守恒定律实验验证”指导案例课题:机械能守恒定律的实验验证类式问题生成与求解类学习目标1.将使用由点计时器铺设的纸带来计算物体的移动速度。2.掌握验证机械能守恒定律的实验原理。3.用纸带和点计时器验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。4.通过实验验证，体验学习的快乐，激发学习的兴趣；通过个人实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养观察实践能力和实事求是的科学态度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理。【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。知识评论机械能守恒定律的条件和表达式自主学习1.我们必须选择一个符合机械能守恒的运动模型来验证

2、机械能守恒定律。在这个实验中，我们选择了自由落体运动模型来验证机械能守恒定律，因为只有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。2.根据书本的要求，这个实验是为了验证机械能在起点和其后任何一点之间的守恒。因此，为了计算动能，物体的初速度必须选择为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _速度物体在某一时刻的能量，有必要测量物体在该时刻的瞬时速度，其计算公式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

3、。 使用了什么原则？_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .为了计算一个物体的动能和引力势能，知道物体的质量是合理的，但是在这个实验中物体的质量是不能测量的。原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _。3.在实验操作过程中，我们应该先打开电源，开始打点还是先放开纸带？为什么？_ .4.为了减少实验误差，尽量减少重物坠落时纸带的阻力。因此，重锤应为_ _ _ _ _ _ _ _(重而轻)，纸带应为_ _ _ _ _ _ _ _。尽管有上述措施，阻力仍然存在，所以实验中重力势能的减少应该是动能的增加，这是符合实际的。5.设置计时器时我应该注意什么？为什么？6

4、.在测量下落高度时，一个同学认为必须从起点开始数，不能出错。他的观点正确吗？为了减少测量H值的相对误差，选择的计数点应该远离还是靠近起始点？7.在这个实验中推导出机械能守恒定律的具体表达式。示例分析例：在验证机械能守恒定律的实验中，已知击打计时器所用的电源频率为50Hz，测得的局部重力加速度g=9.8m/s2，所用重物的质量为1.00kg，在实验中，得到一条清晰的纸带(如图所示)，第一点标为O，并选择连续的四个点A、B、C、D作为测量点。根据测量，从点A、B、C和D到点0的距离分别为62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米和85.73厘米。根据上述数据可知，当重量从点0移动到点C时，重力

5、势能的减少等于_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(取三个有效数字)巩固基础1.在这个实验中，下列哪个条件对自由下落的重物更有利？()只要够重就行。只要体积足够小它必须足够重，而且体积非常小它应该更致密，并且应该容易夹住纸带，这样纸带在移动时就不会变形2.在这个实验中，有以下设备：a .启动计时器；低压交流电源(带电线)；c .平衡(带重量)；铁架桌(带夹子)；c、将纸带穿过计时器限位孔，手持上端，夹住下端的重物，然后将纸带拉起，使夹子能靠在敲击计时器附近。d、将点计时器连接到学生电源的交流输出端，并将输

6、出电压调整到6V(电源未连接)e、用铁夹将打卡计时器固定在桌子旁边的铁架上，使两个限位孔在同一条线上。在纸带上选择几个点来测量和记录数据。用秒表测量重物下落的时间h、打开电源，定时器声音稳定后，松开纸带一、切断电源更换纸带，重复实验两次k，从三个纸带中选择一个更好的l、计算、得出结论并完成实验报告m、拆除电线，整理设备对于本实验中的上述步骤，没有必要进行_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；正确步骤的合理顺序是：_ _ _ _ _ _ _ _(填写代表字母)知识可以提高1.在“验证机械能守恒定律”的实验中，纸带用图3所示的点计时器打印，其中点a是第一点，0，1，2.是连续的计

7、数点。两个相邻计数点之间的测量距离分别为s1、s2、s3、s4、s5和s6，已知相邻计数点之间的打点时间间隔为t。根据纸带测量的距离和击打的时间间隔，本实验中重锤下落运动的加速度表达式可得为_ _ _ _ _ _ _ _ _。当第五个计数点被击中时，纸带运动的瞬时速度表达式为_ _ _ _ _ _ _ _ _。为了验证机械能守恒定律，减少实验误差，我们应该在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

8、_ _ _ _ _之间选择过程2.在验证机械能守恒定律的实验中，如果以v2/2为纵轴，H为横轴，可以根据实验数据画出V2/2-H图，从而验证机械能守恒定律。V2/2-H图的斜率等于_ _ _ _ _ _ _ _的值。3.在这个实验中，由于计时器的某些点在运动的初始阶段是不明确的，因此有必要选择一个清晰的点作为测量的起点。所选测量范围的第一点是x1，第四点是x2，第七点是x3，第十点是x4。如果坠落物体的质量为m，撞击计时器每Ts点撞击一次，从上述数据可以计算出势能的减少量为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

9、 _ _ _ _ _ _ _。参考答案：5.击打计时器应垂直稳定，使其两个限位孔在同一垂直面上，以尽量减小重物与纸带掉落的阻力。实例分析：从o点到c点重物下落高度为h=0.7776m米， WP=mgh，WP=mgh=1.009.80.7776J=7.62J为了计算相应过程的动能增加，应该首先计算点C处的瞬时速度vc。从图中可以看出：VC=Xbd/2t=(0.8537-0.7018)/(20.02)=3.898(m/s)因此， ek=mvc2/2=1.003.8982/2j=7.56j。有人认为根据机械能守恒定律，动能的增加量可以得到Ek=0.762J，这是一个逻辑错误，因为实验的目的是验证机械能是否守恒，机械能守恒的结论不能用于验证过程。另外，实验中不可避免地存在