高效课堂高中物理必修二导学案《实验验证机械能守恒定律》917522.pdf

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1、 高效课堂高中物理必修二精品实用导学案 总课题 机械能守恒定律 总课时 课题 验证机械能守恒定律 课型 实验课 教 学 目 标 1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。3、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。4 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。教学 重点 掌握验证机械能守恒定律的实验原理。教学 难点 验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。学法 指导 实验探究 教学 准备 教学

2、设想 预习导学学生初步了解本节内容实验探究突出重点，突破难点典型例题分析巩固知识达标提升 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实验，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。在打出的各纸带中挑选出一条点迹 ，且第 1、2 两打点间距离接近的纸带。测定第 N

3、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，如果以 v22 为纵轴，以 h 为横轴，根据实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实验中的具体表达式。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，下落过程中任意两点 A 和 B的机械能分别为：EA=，EB=如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有:上式亦可写成 为了方便，可以直接从开始下落的 O 点至任意一点（如图 1 中 A 点）来进

4、行研究，这时应有：mghmvA221-本实验要验证的表达式，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：根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情况。从 O 点开始依次取点 1，2，3，图中 s1，s2，s3，分别为 02 点，13 点，24 点 各段间的距离。根据公式tsv，t=20.02 s（纸带上任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

5、，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。）根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。任务三 进行实验 一、在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：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、是否需要测量重物的质量？3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，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

6、当远些好，还是近些好？二、学生进行分组实验。(学生讨论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤)(参考实验步骤)图 2 0 1 2 3 4 s1 s2 s3 h1 h2 h3 h4 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附近 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，打点计时器应该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选择一条点迹清晰且第 l、2 点间距离接近 2 mm 的纸带，在起始点标上 0，以后各点依次为

7、 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 7计算各点的重力势能的减少量 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实验中，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，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图 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 6299 cm、7018 c

8、m、7776 cm、8573cm根据以上数据，可知重物由 O 点运动到 C 点，重力势能减少量等于 J，动能的增加量等于 J(取三位有效数字)在实验允许误差范围内，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实验中，下列说法中正确的是 ()A要用天平称重锤质量 B实验时，当松开纸带让重锤下落的同时，立即接通电源 C要选用第 1、2 两点接近 2mm 的纸带 D实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”的实验时，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

9、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。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实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，为减小实验误差，应选择打下第_号和第_号计数点之间的过程为研究对象。各计数点 l 2 3 4 5 下落高度 速度 势能 动能 结论 （4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，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。从开始下落算起，打点计时器打 B 点时，重锤的重力势能减小量为 J。根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出 B点的过程中，得到的结论是 。