高中物理人教版必修二教案实验验证机械能守恒定律.doc
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1、7.9 实验:验证机械能守恒定律【教学目标教学目标】知识与技能知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。过程与方法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。【教学重点教学重点】掌握验证机械能守恒定律的实验原理。【教学难点教学难点】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。【教学课时教学课时】1 课
2、时【自主学习】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 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
3、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。【探究学习探究学习】课前准备课前准备教师活动:课前布置学生预习本节实验。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=AAmghmv 2 21, EB=BBmghmv 2 21如果忽略空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有EA=EB,即AAmghmv 2 21=BBmghmv 2 21上式亦可写成BAABmghmghmvmv22
4、 21 21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 过程中重力势能的减少。等式说明,物体重力势能的减少等于动能的增加。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)来进行研究,这时应有:mghmvA2 21-本实验要验证的表达式,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?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,
5、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。图 201234s1s2s3h1h2h3h4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tsv1 1,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。根据以上数值可以计算出任意点的重力势能
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