總題機(jī)械能守恒定律總時(shí)第26 時(shí)
題驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律型實(shí)驗(yàn)
教
學(xué)
目
標(biāo)知識(shí)與技能
1、會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。
2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
過程與方法
通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)
重點(diǎn)掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
教學(xué)
難點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
學(xué)法
指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究
教學(xué)
準(zhǔn)備
教學(xué)
設(shè)想預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)→學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容→實(shí)驗(yàn)探究→突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)→典型例題分析→鞏固知識(shí)→達(dá)標(biāo)提升
教 學(xué) 過 程
師 生 互 動(dòng)補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正
任務(wù)一 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
⒈為進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。
⒉物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受 力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落H高度時(shí)速度為V，應(yīng)有g(shù)H= ，故只要gH=1/2V2成立，即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能守恒。
⒊在打出的各紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡 ，且第1、2兩打點(diǎn)間距離接近的紙帶。
⒋測定第N個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是：測出與N點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，，有公式VN= 算出。
⒌在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。
任務(wù)二 重點(diǎn)復(fù)習(xí)
1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)式。
在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為：
EA= ， EB=
如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)械能守恒，于是有:
上式亦可寫成
為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有： ----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式中h是
高度，vA是物體在A點(diǎn)的
速度。
2、如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA？
(引導(dǎo)：根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。)
圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)…… 各段間的距離。
根據(jù)公式 ，t=2×0.02 s（紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，……各點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3，…….
3、如何確定重物下落的高度？
（引導(dǎo)：圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點(diǎn)下落的高度。）
根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢能和動(dòng)能，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
任務(wù)三 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
一、在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前，老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題：
1、該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？
2、是否需要測量重物的質(zhì)量？
3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么？為什么？
4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？
5、測量下落高度時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？
二、學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。(學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)的步驟，教師巡回指導(dǎo)，幫助能力較差的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟)(參考實(shí)驗(yàn)步驟)
1．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)生電和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好．
2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近．
3．接通電，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．
4．重復(fù)上一步的過程，打三到五條紙帶．
5．選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測量對(duì)應(yīng)下落的高度h1\h2\h3，……記人表格中．
6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1\v2\v3……并記錄在表格中．
各計(jì)數(shù)點(diǎn) l 2 3 4 5 6
下落高度
速度
勢能
動(dòng)能
結(jié)論
7．計(jì)算各點(diǎn)的重力勢能的減少量mgh。和動(dòng)能的增加量1/2mvn2，并進(jìn)行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)．
任務(wù)四 達(dá)標(biāo)提升
（1）2．在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m／s2，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清楚的紙帶如圖7-10-1所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量A、B、C、D各點(diǎn)到O的距離分別為62．99 cm、70．18 cm、77．76 cm、85．73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢能減少量等于 J，動(dòng)能的增加量等于 J(取三位有效數(shù)字)．在實(shí)驗(yàn)允許誤差范圍內(nèi)，可認(rèn)為重物下落過程中，機(jī)械能 ，(可設(shè)重物質(zhì)量為m)
2．在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是 ( )
A．要用天平稱重錘質(zhì)量
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)松開紙帶讓重錘下落的同時(shí)，立即接通電
C．要選用第1、2兩點(diǎn)接近2mm的紙帶
D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能增加量略大于重力勢能的減小量
（3）在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2……為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)。現(xiàn)測得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為：
____ ____ _。在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為___ _____。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇打下第_________號(hào)和第__________號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對(duì)象。
（4）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動(dòng)能EkB=
J。
②從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢能減小量為
J。
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是 。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoyi/47085.html
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