2019-2020年高中物理 7.8 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 教案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.8 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 教案 新人教版必修2教學(xué)目標(biāo)：1、會用打點(diǎn)計時器打下的紙帶計算物體運(yùn)動的速度。2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。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。任務(wù)一：原理探究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)）來進(jìn)行研究，這時應(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)的瞬時速度vA？(引導(dǎo)：根據(jù)做勻加速運(yùn)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(diǎn)的瞬時速度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02點(diǎn)，13點(diǎn)，24點(diǎn) 各段間的距離。圖201234s1s2s3h1h2h3h4根據(jù)公式，t=20.02 s（紙帶上任意兩個相鄰的點(diǎn)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(diǎn)相對應(yīng)的瞬時速度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)值可以計算出任意點(diǎn)的重力勢能和動能，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為計時起點(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)計時器時應(yīng)注意什么？為什么？4、實(shí)驗(yàn)時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？5、測量下落高度時，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)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(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)計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)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(diǎn)計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計時器附近3接通電源，待計時器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計時器應(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用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1h2h3，記人表格中6用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計算出各點(diǎn)的瞬時速度v1v2v3并記錄在表格中各計數(shù)點(diǎn) l 2 3 4 5 6下落高度 速度 勢能 動能 結(jié)論7計算各點(diǎn)的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量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）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，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材 。（2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時，如果以v22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。（3）在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時，用打點(diǎn)計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個點(diǎn)，0、1、2為連續(xù)的計數(shù)點(diǎn)?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動的加速度大小表達(dá)式為：_ _ _。在打第5號計數(shù)點(diǎn)時，紙帶運(yùn)動的瞬時速度大小的表達(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_號和第_號計數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對象。（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)計時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)，選取的計數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計數(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。打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)時，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動能EkB= J。從開始下落算起，打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時，重錘的重力勢能減小量為 J。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 。 五、小結(jié)： 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，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。物體做自由落體運(yùn)動時，只受 力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落H高度時速度為V，應(yīng)有MgH= ，故只要gH=1/2V2成立，即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動中物體的機(jī)械能守恒。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。測定第N個點(diǎn)的瞬時速度的方法是：測出與N點(diǎn)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。在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時，如果以v22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。六、作業(yè)布置：1、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz，測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，實(shí)驗(yàn)中得到一點(diǎn)跡清晰的紙帶（如圖），把第一點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D到0點(diǎn)的距離分別為62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，可知重物由0運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能的減小量等于_J,動能的增加量等于_J。（取三位有效數(shù)字）學(xué)習(xí)心得：