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1、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 禮泉二中 賈蘭蘭,知識(shí)與技能： 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)的瞬時(shí)速度； 進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒的條件、原理。 過(guò)程與方法： 學(xué)會(huì)探究及驗(yàn)證的方法，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化的 角度分析問(wèn)題。 通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、協(xié)作意識(shí)。 情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精 神；學(xué)會(huì)與他人合作、交流，具有團(tuán)隊(duì)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神；體會(huì)守 恒思想的重要意義。,教學(xué)目標(biāo),重點(diǎn)：理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案以及設(shè)計(jì)思路 難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析,教學(xué)目標(biāo),能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證？ 需要測(cè)量哪些物理量？ 怎樣根據(jù)探究?jī)?nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)適當(dāng)可行的方案？
2、 （用什么方法、器材、實(shí)驗(yàn)裝置等）,教學(xué)流程情境引入，提出問(wèn)題,用自由下落的重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證,六、教學(xué)流程制定計(jì)劃與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),如何求出瞬時(shí)速度？如何驗(yàn)證？,？, 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)步驟 注意事項(xiàng) 打紙帶 選紙帶,六、教學(xué)流程學(xué)生分組討論,引導(dǎo) 討論,原理在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng) 能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變。若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為v， 下落高度為h，則重力勢(shì)能的減少量為 ，動(dòng)能的增加量為 ， 看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能 守恒定律。,,,想一想：需要 哪些器材？,器材：鐵架臺(tái)（含鐵夾），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫(xiě)
3、紙、導(dǎo)線、毫米刻度尺、重物（帶紙帶夾）,實(shí)驗(yàn)步驟 1、安裝置：按原理圖將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直 固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。,2、打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。先接通電源，后松開(kāi)紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn)。,實(shí)驗(yàn)步驟： 3、選紙帶 用 驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且第1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2mm的紙帶。 思考：為什么要選第1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2mm的紙帶？產(chǎn)生 這樣的原因是什么？,用 驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)。 思考：用這種方
4、法紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離一定也要小于或接近2 mm？,教學(xué)流程數(shù)據(jù)處理,測(cè)量計(jì)算： 在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、 3，用 刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3。 利用公式 計(jì)算出點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3、的瞬 時(shí)速度v1、v2、v3。,教學(xué)流程數(shù)據(jù)處理,驗(yàn)證守恒： 法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算。,怎樣 驗(yàn)證？,代入 和 ，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下， ，則機(jī)械能守恒定律是正確的。,教學(xué)流程數(shù)據(jù)處理,驗(yàn)證守恒： 法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算。,怎樣 驗(yàn)證？,任取兩點(diǎn)A、B 測(cè)出 ，算出 。 算出 的值。 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，如果 ，則機(jī)械能守恒定律是正確的。,教學(xué)流
5、程數(shù)據(jù)處理,驗(yàn)證守恒： 法三：圖像法。,從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方 ，然后以 為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出 圖線，若圖線是線性的，則驗(yàn)證機(jī)械能守恒。,化曲為直，創(chuàng)建線性關(guān)系,為什么繪出 圖像？,？,思考： 需要測(cè)量重物的質(zhì)量嗎？ 速度能用 或 計(jì)算嗎？重物下落的高度h，能用 或 計(jì)算嗎？為什么？ 若在圖像法里繪制的是 ，斜率表示什么意義？,偶然誤差：測(cè)量長(zhǎng)度引起的。 （思考：如何減少長(zhǎng)度測(cè)量誤差？）,教學(xué)流程誤差分析,系統(tǒng)誤差：由于重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力做 功，故動(dòng)能的增加量略小于
6、重力勢(shì)能的減少量。 （思考：有什么辦法盡可能的減少阻力？）,方案一：利用光電門(mén)（或頻閃照片）測(cè)小球下落速度的方 法來(lái)驗(yàn)證，可以減少打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔及振針的阻力。,教學(xué)流程實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新,方案二：利用貼有黑色磁帶貼的透明尺子和光電門(mén) 來(lái)驗(yàn)證。,教學(xué)流程實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新,方案三：可以用傾斜氣墊導(dǎo)軌、光電門(mén)相結(jié)合來(lái)完成。將 氣墊導(dǎo)軌傾斜放置在桌面上，測(cè)量出A、B兩點(diǎn)的距離x， 遮光片的寬度d，A、C兩點(diǎn)的間距L，A點(diǎn)到桌面的高度h， 讓滑塊由A點(diǎn)靜止釋放，記下遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間 t，則驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒可用下式進(jìn)行：,教學(xué)流程實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新,,,,,教學(xué)流程實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新,方案四：可以用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩、小圓柱組成單擺及 光電門(mén)來(lái)完成驗(yàn)證。方法是用輕繩拴住小圓柱。讓其繞懸 點(diǎn)由水平位置向下做圓周運(yùn)動(dòng)，在懸點(diǎn)的正下方固定好光 電門(mén)。測(cè)出小圓柱經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度，可由 驗(yàn) 證機(jī)械能守恒。,,,,
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