5.9实验：验证机械能守恒定律.docx

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1、5.9实验：验证机械能守恒定律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

2、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，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

3、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？(

4、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=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

5、、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？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

6、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

7、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、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

8、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

9、“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。 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。

10、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

11、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，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

12、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1，2，3，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，

13、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

14、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

15、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“

16、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

17、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、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。

18、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。 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，用导线连接到低压沟通电源

19、B将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到肯定高度C先释放纸带，再接通电源D更换纸带，重复试验，依据记录处理数据解析：运用打点计时器的试验均需先通电且打点稳定时才能松开纸带答案：C3.图556如图556所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。依据图中的信息，下列推断正确的是()A能判定位置“1”是小球释放的初始位置B能求出小球下落的加速度为dT2C能求出小球在位置“3”的速度为7d2TD假如已知d和T的数值，就能判定小球下落过程中机械能是否守恒答案：

20、BCD4光电计时器是物理试验中常常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(放射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图557中的A和A，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图中的B和B，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体拦住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就起先计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间现有一小球从两光电门的正上方起先自由下落，如图所示， 图557(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有_(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)(2)验证机械能守恒

21、定律的关系式为_解析：(1)须要测量的物理量有：小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上下两光电门的时间t1、t2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为Dt1、Dt2.(2)验证守恒关系式为：12mDt2212mDt12mgH，化简得：D2t22D2t212gH.答案：(1)小球直径D、两光电门间的竖直高度H、小球通过上下两光电门的时间t1、t2(2)D2t22D2t212gH5.图558如图558所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律(1)若选定物块A从静止起先下落的过程进行测量，则须要测量的物理量

22、有_(在横线上填入选项前的编号)物块的质量m1、m2；物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度(2)为提高试验结果的精确程度，某小组同学对此试验提出以下建议：绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇摆；两个物块的质量之差要尽可能大以上建议中的确对提高精确程度有作用的是_(在横线上填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高试验结果精确程度有益的建议：_.解析：(1)通过连结在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能改变与动能改变是否相等，A、B连结在一起，A下降的距离肯定等

23、于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故、只测其中之一即可，不须要测量绳子的长度填或.(2)假如绳子质量不能忽视，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两个物块质量差较大时，就可以使两物体下降过程时间变短，由计时所带来的误差影响就会越大，故正确选项.答案：(1)或(2)(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等 机械能守恒定律 第5节机械能守恒定律【学习目标】1知道机械能守恒定律及其适用条件。2会应用机械能守恒定律解题，明确解题步骤，知道用这

24、个定律处理问题的优点。3能叙述能量守恒定律，体会能量守恒是自然界的基本规律之一。会初步运用能量守恒的观点分析问题。 【阅读指导】图1图21物体的机械能包括_、_和_。如图1所示，在一个光滑曲面的上端A，由静止释放一质量为m的小球，若取曲面的底端所在的平面为零重力势能点，小球在A点时的机械能为_，小球沿曲面滑到曲面底端B点，小球从A点滑到B点的过程中，小球受到_力和_力，其中只有_做功，该力做的功W_，重力势能_（填“增加”或“削减”）了_，由动能定理知小球动能的改变量为_，此时小球的机械能为_，在该过程中小球的机械能_（填“改变”或“不变”）。假如这个曲面是粗糙的，那么小球在由A滑到B的过程中

25、，不仅重力做功同时_力做_（填“正”或“负”），若该力做了Wf的功，由动能定理可知，物体动能的增加了_，此时的机械能为_，小球从A滑到B的过程中机械能_（填“改变”或“不变”）。2如图2所示，一根长为h的细绳，一端悬挂在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，将小球拉至与竖直方向成60角的位置A，不计空气阻力，由静止释放小球，在小球摆到最低点B的过程中，小球受到_力和_力的作用，其中只有_力做功，该力做功为_。由动能定理可知小球的动能增量为_。若假设小球达到最低点所在的平面为零重力势能面，小球在A点的机械能为_，在B点的机械能为_，小球从A到B的过程中机械能的总量_（填“改变”或“不变”）。若这个

26、过程中空气阻力不能忽视，那么，小球从A到B的过程中，不仅重力做功，同时_也做功，机械能的总量将_（填“增加”、“削减”或“不变”）。3能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到另一个物体，在转化或转移过程中其总量保持不变。 【课堂练习】夯实基础1下列几种运动中机械能守恒的是（）A平抛物体的运动B竖直方向的匀速直线运动C单摆在竖直平面内的摇摆D物体沿光滑斜面自由上滑2如图所示，一个小球，从长度L=10m，倾角为30的光滑斜面顶端A由静止起先下滑，若g取10m/s到达轨道底端B时的速度大小是（）A10m/sB10m/sC100m/sD200m/s3如图所

27、示，一个可视为质点的实心钢球从高H的A点自由落入水面的B点，然后钢球接着落入深为h的水底C处。下列说法正确的是（）A钢球由A落到C的过程中，机械能守恒B钢球由A落到B的过程中，机械能守恒C钢球由B落到C的过程中，机械能守恒D钢球由A落到C的过程中，动能先增加后削减4质量为m的石子从距地面高为H的塔顶以初速度v0竖直向下抛出，若只考虑重力作用，则石子下落到距地面高为h处时的动能为：（g表示重力加速度）ABCD5物体从某一高度自由落到直立于地面上的轻弹簧上，如图所示在A点起先与弹簧接触，到B点物体速度为零，然后被弹回，则（）A物体从A到B的过程中，动能不断减小B物体从B上升到A的过程中，动能不断增

28、大C物体从A到B及B上升到A的过程中，动能是先变大后变小D物体在B点的动能为零6竖直下抛一小球，不计空气阻力和小球落地时的能量损失，小球着地后回跳的高度比抛出点的高度高5.0m。求小球抛出时的速度多大？（g取10m/s2） 实力提升7物体做平抛运动，落地时的动能是刚被抛出时动能的4倍，则物体刚被抛出时的重力势能是动能的多少倍？ 8如图所示，AB和CD为半径为R=lm的1/4圆弧形光滑轨道，BC为一段长2m的水平轨道质量为2kg的物体从轨道A端由静止释放，若物体与水平轨道BC间的动摩擦因数为0.1，求：（l）物体第1次沿CD弧形轨道可上升的最大高度；（2）物体最终停下来的位置与B点的距离9如图所

29、示的装置中，轻绳将A、B相连，B置于光滑水平面上，拉力F使B以1m/s匀速地由P运动到Q，P、Q处绳与竖直方向的夹角分别为1=37，2=60。滑轮离光滑水平面高度h=2m，已知mA=10kg，mB=20kg，不计滑轮质量和摩擦，求在此过程中拉力F做的功？（已知sin37=0.6，g取10m/s2） 第5节机械能守恒定律【阅读指导】1、动能重力势能弹性势能mgh重力弹力重力mgh削减mghmghmgh不变摩擦负（mghWf）mghWf改变2、重拉重mgh/2mgh/2mgh/2mgh/2不变削减3、只有重力做功直线曲线弹性势能重力和弹力做功4、转化、转移【课堂练习】1、ACD2、A3、BD4、C5、0.6m6、10m/s7、3*8、(1)0.8(2)2m 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页