總題機械能守恒定律總時第26 時
題驗證機械能守恒定律型實驗
教
學
目
標知識與技能
1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。
2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
過程與方法
通過用紙帶與打點計時器驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學的研究方法。
情感、態(tài)度與價值觀
通過實驗驗證，學習的快樂，激發(fā)學習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀。培養(yǎng)學生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。
教學
重點掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
教學
難點驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。
學法
指導實驗探究
教學
準備
教學
設想預習導學→學生初步了解本節(jié)內(nèi)容→實驗探究→突出重點，突破難點→典型例題分析→鞏固知識→達標提升
教 學 過 程
師 生 互 動補充內(nèi)容或錯題訂正
任務一 預習導學
⒈為進行驗證機械能守恒定律的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電，導線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。
⒉物體做自由落體運動時，只受 力作用，其機械能守恒，若物體自由下落H高度時速度為V，應有g(shù)H= ，故只要gH=1/2V2成立，即可驗證自由落體運動中物體的機械能守恒。
⒊在打出的各紙帶中挑選出一條點跡 ，且第1、2兩打點間距離接近的紙帶。
⒋測定第N個點的瞬時速度的方法是：測出與N點相鄰的前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，，有公式VN= 算出。
⒌在驗證機械能守恒定律時，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應是 ，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。
任務二 重點復習
1、推導出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。
在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點A和B的機械能分別為：
EA= ， EB=
如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守恒，于是有:
上式亦可寫成
為了方便，可以直接從開始下落的O點至任意一點（如圖1中A點）進行研究，這時應有： ----本實驗要驗證的表達式，式中h是
高度，vA是物體在A點的
速度。
2、如何求出A點的瞬時速度vA？
(引導：根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速度vA。)
圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從O點開始依次取點1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點，1～3點，2～4點…… 各段間的距離。
根據(jù)公式 ，t=2×0.02 s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是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，……各點相對應的瞬時速度v1，v2，v3，…….
3、如何確定重物下落的高度？
（引導：圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點下落的高度。）
根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定律。
任務三 進行實驗
一、在學生開始做實驗之前，老師應強調(diào)如下幾個問題：
1、該實驗中選取被打點紙帶應注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點的速度應為零。怎樣判別呢？
2、是否需要測量重物的質(zhì)量？
3、在架設打點計時器時應注意什么？為什么？
4、實驗時，接通電和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？
5、測量下落高度時，某同學認為都必須從起始點算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好，還是近些好？
二、學生進行分組實驗。(學生討論實驗的步驟，教師巡回指導，幫助能力較差的學生完成實驗步驟)(參考實驗步驟)
1．把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線將學生電和打點計時器接好．
2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘�？吭诖螯c計時器附近．
3．接通電，待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器應該在紙帶上打出一系列的點．
4．重復上一步的過程，打三到五條紙帶．
5．選擇一條點跡清晰且第l、2點間距離接近2 mm的紙帶，在起始點標上0，以后各點依次為1、2、3……用刻度尺測量對應下落的高度h1\h2\h3，……記人表格中．
6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計算出各點的瞬時速度v1\v2\v3……并記錄在表格中．
各計數(shù)點 l 2 3 4 5 6
下落高度
速度
勢能
動能
結(jié)論
7．計算各點的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量1/2mvn2，并進行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)．
任務四 達標提升
（1）2．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，已知打點計時器所用電的頻率為50Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m／s2，實驗中得到一條點跡清楚的紙帶如圖7-10-1所示，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量A、B、C、D各點到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點運動到C點，重力勢能減少量等于 J，動能的增加量等于 J(取三位有效數(shù)字)．在實驗允許誤差范圍內(nèi)，可認為重物下落過程中，機械能 ，(可設重物質(zhì)量為m)
2．在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，下列說法中正確的是 ( )
A．要用天平稱重錘質(zhì)量
B．實驗時，當松開紙帶讓重錘下落的同時，立即接通電
C．要選用第1、2兩點接近2mm的紙帶
D．實驗結(jié)果總是動能增加量略大于重力勢能的減小量
（3）在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點�，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達式為：
____ ____ _。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式為___ _____。要驗證機械能守恒定律，為減小實驗誤差，應選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點之間的過程為研究對象。
（4）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。
①打點計時器打出B點時，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動能EkB=
J。
②從開始下落算起，打點計時器打B點時，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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