5.9实验:验证机械能守恒定律(新课标).docx
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1、5.9实验:验证机械能守恒定律(新课标)试验:验证机械能守恒定律(新课标) 试验:验证机械能守恒定律新课标要求(一)学问与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、驾驭验证机械能守恒定律的试验原理。(二)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探讨方法。(三)情感、看法与价值观通过试验验证,体会学习的欢乐,激发学习的爱好;通过亲身实践,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培育学生的视察和实践实力,培育学生实事求是的科学看法。教学重点驾驭验证机械能守恒定律的试验原理。教学难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小试验误差的方法。教学方法老师
2、启发、引导,学生自主设计试验方案,亲自动手试验,并探讨、沟通学习成果。教学工具重物、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。教学过程(一)课前打算老师活动:课前布置学生预习本节试验。下发预习提纲,重点复习下面的三个问题:1、推导出机械能守恒定律在本试验中的详细表达式。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,下落过程中随意两点A和B的机械能分别为: EA=,EB=假如忽视空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有EA=EB,即=上式亦可写成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过程中重力势能的削减。等式说明
3、,物体重力势能的削减等于动能的增加。为了便利,可以干脆从起先下落的O点至随意一点(如图1中A点)来进行探讨,这时应有:-本试验要验证的表达式,式中h是物体从O点下落至A点的高度,vA是物体在A点的瞬时速度。2、如何求出A点的瞬时速度vA?依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状况。从O点起先依次取点1,2,3,图中s1,s2,s3,分别为02点,13点,24点各段间的距离。依据公式,t=20.02s(纸带上随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
4、,2,3,各点相对应的瞬时速度v1,v2,v3,.例如:量出02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、如何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。依据以上数值可以计算出随意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律。学生活动:学生看书明的确验的各项任务及试验仪器。复习用打点计时器测速度的试验,驾驭用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。(二)进行新课老师活动:在学生起先做试验之前,老师应强调如下几个问题:1、该试验中选取被打点纸带应留意两点:一是第一点O为计时起点,O点的速度应
5、为零。怎样判别呢?2、是否须要测量重物的质量?3、在架设打点计时器时应留意什么?为什么?4、试验时,接通电源和释放纸带的依次怎样?为什么?5、测量下落高度时,某同学认为都必需从起始点算起,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?学生活动:思索老师的问题,探讨、沟通。选出代表发表见解。1、因为打点计时器每隔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、二两点间距离接近两年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、因为不须要知道
6、物体在某点动能和势能的详细数值,所以不必测量物体的质量m,而只需验证就行了。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,以尽量削减重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。4、必需先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。5、这个同学的看法是正确的。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。老师活动:听取学生汇报,点评,帮助学生解决困难。学生活动:学生进行分组试验。课余作业1、完成试验报告。2、完成如下思索题:(1)为进行“验证机械能守恒定律”的试验,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
7、必要的器材有:;缺少的器材是。(2)在验证机械能守恒定律时,假如以v22为纵轴,以h为横轴,依据试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”的试验时,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。依据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此试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,为减小试验误差,应选择打下第_号
8、和第_号计数点之间的过程为探讨对象。(4)某次“验证机械能守恒定律”的试验中,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。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。从起先下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为J。依据纸带供应的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止起先到打出B点的过程中,得到的结论是。参考答案:(1)不必要的器材有:秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压沟通电源、重锤、
9、刻度尺。(2)通过原点的直线、g.(3)(s6+s5+s4-s3-s2s1)/9T2,(s5+s6)/2T,1、5.(4)1.175,0.69,0.690.69,机械能守恒。教学体会思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参加学问的发觉过程是培育学生实力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素养的培育就成了镜中花,水中月。 验证机械能守恒定律 总课题机械能守恒定律总课时第26课时课题验证机械能守恒定律课型试验课教学目标学问与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、驾驭验证机械能守恒定律的试验原理。过程与方法通过用纸带与打点计时器来验
10、证机械能守恒定律,体验验证过程和物理学的探讨方法。情感、看法与价值观通过试验验证,体会学习的欢乐,激发学习的爱好;通过亲身实践,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培育学生的视察和实践实力,培育学生实事求是的科学看法。教学重点驾驭验证机械能守恒定律的试验原理。教学难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小试验误差的方法。学法指导试验探究教学打算教学设想预习导学学生初步了解本节内容试验探究突出重点,突破难点典型例题分析巩固学问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为进行验证机械能守恒定律的试验,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
11、,电键,天平。其中不必要的器材有:;缺少的器材是。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。在打出的各纸带中选择出一条点迹,且第1、2两打点间距离接近的纸带。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。在验证机械能守恒定律时,假如以v22为纵轴,以h为横轴,依据试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试验中的详细表达式。在图1中,质量为m的
12、物体从O点自由下落,以地作零重力势能面,下落过程中随意两点A和B的机械能分别为:EA=,EB=假如忽视空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有: 上式亦可写成 为了便利,可以干脆从起先下落的O点至随意一点(如图1中A点)来进行探讨,这时应有:-本试验要验证的表达式,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:依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状况。从O点起先依次取点1,2,3,图中s1,s2,s3,分别为02点,13点,24点各段间的距离。依据公式,t=
13、20.02s(纸带上随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。) 依据以上数值可以计算出随意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律。任务三进行试验一、在学生起先做试验之前,老师应强调如下几个问题:1、该试验中选取被打点纸带应留意两点: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、是否须要测量重物的质量? 3、在架设打点计时器时应留意什么?为什么? 4、试验时,接通电源和释放纸带的依次怎样?
14、为什么? 5、测量下落高度时,某同学认为都必需从起始点算起,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、学生进行分组试验。(学生探讨试验的步骤,老师巡回指导,帮助实力较差的学生完成试验步骤)(参考试验步骤)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旁边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,打点计时器应当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选择一条点迹清楚且第l、2点
15、间距离接近2mm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l23456下落高度速度势能动能结论7计算各点的重力势能的削减量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)2在验证机械能守恒定律的试验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g98ms2,试验中得到一条点迹清晰的纸带如图7-10-1所示,把第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量A、B、
16、C、D各点到O的距离分别为6299cm、7018cm、7776cm、8573cm依据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能削减量等于J,动能的增加量等于J(取三位有效数字)在试验允许误差范围内,可认为重物下落过程中,机械能,(可设重物质量为m)2在验证机械能守恒定律的试验中,下列说法中正确的是()A要用天平称重锤质量B试验时,当松开纸带让重锤下落的同时,马上接通电源C要选用第1、2两点接近2mm的纸带D试验结果总是动能增加量略大于重力势能的减小量(3)在做“验证机械能守恒定律”的试验时,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
17、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。依据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此试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,为减小试验误差,应选择打下第_号和第_号计数点之间的过程为探讨对象。(4)某次“验证机械能守恒定律”的试验中,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。打点计时器打出B
18、点时,重锤下落的速度vB=m/s,重锤的动能EkB=J。从起先下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为J。依据纸带供应的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止起先到打出B点的过程中,得到的结论是。 第4讲试验验证机械能守恒定律 第4讲试验验证机械能守恒定律1利用重锤下落验证机械能守恒定律的试验中,下面叙述正确的是()A应当用天平称出物体的质量B应当选用点迹清楚,特殊是第一点没有拉成长条的纸带C操作时应在接通电源的同时放开纸带D打点计时器应接在电压为46V的直流电源上答案:B2某位同学做“验证机械能守恒定律”的试验,下列操作步骤中错误的是()A把打点计时器固定在铁架台上,用导线连接到低
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