2018年學年高中物理人教版必修2教案第七章機械能守恒定律第9節(jié)實驗驗證機械能守恒定律高品質版

1、9實驗：考證機械能守恒定律三維目標知識與技術1要弄清實驗目的，本實驗為考證性實驗，目的是利用重物的自由著落考證機械能守恒定律；2要明的確驗原理，掌握實驗的操作方法與技巧、學會實驗數(shù)據(jù)的收集與辦理，能夠進行實驗偏差的剖析，進而使我們對機械能守恒定律的認識，不只逗留在理論的推導上，并且還可以夠經(jīng)過親身操作和實質觀察，從感性上增添認識，深入對機械能守恒定律的理解；3要明確紙帶選用及丈量剎時速度簡單而正確的方法。過程與方法1經(jīng)過學生自主學習，培育學生設計實驗、收集數(shù)據(jù)，辦理數(shù)據(jù)及實驗偏差剖析的能力；2經(jīng)過同學們的親身操作和實質觀察掌握實驗的方法與技巧；3經(jīng)過對紙帶的辦理過程培育學生獲守信息、辦理信息的

2、能力，領會辦理問題的方法，意會如何間接測一些不可以直接丈量的物理量的方法；4經(jīng)過實驗過程使學生體驗實驗中理性思想的重要，既要著手，更要動腦。感情態(tài)度與價值觀1經(jīng)過實驗及偏差剖析，培育學生腳踏實地的科學態(tài)度，激發(fā)學生對物理規(guī)律的探知欲；2使學生經(jīng)過實驗領會成功的樂趣與成就感，激發(fā)對物理世界的求知欲；3培育學生的團聯(lián)合作精神和協(xié)作意識，敢于提出與他人不一樣的看法。教課要點實驗原理及方法的選擇及掌握。教課難點實驗偏差剖析的方法。教課方法預習設計實驗察看數(shù)據(jù)辦理概括總結。教師啟迪、指引，學生自主閱讀、思慮，親身著手實驗，并議論、溝通學習成就。教課器具電火花計時器（或電磁打點計時器）；重物（質量300g

3、3g）及紙帶；天平（秤量大于300g）及砝碼；鐵架臺、復夾、燒瓶夾；電源。教課過程新課導入上節(jié)課我們從理論上學習了機械能守恒定律，我們從定律內容及守恒條件上初步理解了機械能守恒定律，這一節(jié)將經(jīng)過實驗來研究物體自由著落過程中動能與勢能的變化，進而考證機械能守恒定律。新課教課【實驗目的】利用重物自由著落的現(xiàn)象考證機械能守恒定律?！緦嶒灧椒ā恐匚锏馁|量用天平測出（本實驗也能夠不測重物的質量），紙帶上某兩點的距離等于重物著落的高度，這樣就能獲取重物著落過程中勢能的變化。重物的速度能夠用大家熟習的方法從紙帶測出，這樣也就知道了它在各點的剎時速度，進而獲取它在各點的動能。比較重物在某兩點間的動能變化與勢能

4、變化，就能考證機械能能否守恒。在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能能夠互相轉變，但總的機械能守恒。假如忽視空氣的阻力，這時物體的機械能守恒，即重力勢能的減少等于動能的增添。設物體的質量為m，著落距離為h時物體的剎時速度為v，則重力勢能減少mgh，動能增添1mv2，故有mgh1mv222利用打點計時器打出的紙帶，測出重物著落的高度，利用時間t內hh的均勻速度等于該段時間中點時刻的剎時速度算出對應時刻的剎時速度v，即可考證機械能能否守恒。若從重物著落過程中的某一點A開始，設重物的質量為m，測出物體v對應于A點的速度vA，再測出物體由A點著落h后經(jīng)過B點的速度vB，則在偏差同意范圍內

5、，依據(jù)機械能守恒有mgh1mvB21mvA222將對應各量代入，在實驗偏差范圍內，若等式建立，機械能守恒定律即被考證。【實驗器械】鐵架臺（帶鐵夾）、電火花計時器（或打點計時器）、直尺、重錘、紙帶、導線、電源?！疽⒁獾膯栴}】1重物著落過程中，除了重力外會遇到哪些阻力？如何減少這些阻力對實驗的影響？阻力主要有空氣阻力、紙帶與計時器間的阻力等。在實驗中可選擇質量較大、密度較大的重物，可減少阻力的影響。安裝打點計時器時，一定使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2重物著落時，最好選擇哪兩個地點作為過程的開始和終結的地點？開始點選擇紙帶上的起點，且第1、2兩點間的距離應靠近2mm。終結點應選擇

6、距起點較遠的點，這樣丈量的相對偏差較小。3為了增添實驗結果的靠譜性，能夠重復進行多次實驗，還可以夠在一次著落中丈量多個地點的速度，比較重物在這些地點上動能與勢能之和。只有經(jīng)過多次比較，才能獲取正確的結果。4實驗報告中要寫明本實驗的目的、原理、器械、主要實驗步驟、數(shù)據(jù)的剖析、結論，以及對結論靠譜性的評估（包含對可能產生的偏差的剖析）。依據(jù)本實驗的方法，因為阻力的作用，本實驗中減少的重力勢能略大于增添的動能?！舅俣鹊恼闪俊课覀儗W過了勻變速運動的規(guī)律，并且已經(jīng)知道自由落體的運動是勻變速運動，就能夠用一個更簡單、更正確的方法丈量重物著落時的剎時速度了。如下圖，、是紙帶上相鄰的三個點，因為已經(jīng)知道紙帶以

7、加快度a做勻加快運動，ABC因此A、C兩點的距離能夠表示為x=vA(2t)+1a(2t)22式中“2t”是、兩點的時間間隔。這樣，、之間的均勻速度能夠寫成ACACx=vA+atvAC=2t另一方面vBvAat因此vB=vAC這表示：做勻變速運動的紙帶上某點的剎時速度，等于相鄰兩點間的均勻速度。即中間時刻的剎時速度等于這段時間的均勻速度。【實驗步驟】1如下圖，把打點計時電火器豎直地固紙帶定在置于桌邊的鐵花計架臺上，將打點計時器與電源連結好。夾子重物2將紙帶穿過電火花記時器或打點計時器的限位孔，并把紙帶的一端固定在重物上，使重物?？吭诖螯c計時器的地方，先用手提著紙帶。3先接通電源，松開紙帶，讓重物

8、帶著紙帶自由著落，計時器就在紙帶上打下一列小點。4重復幾次，獲取35條紙帶。5在打好點的紙帶中精選“點跡清楚且第一、二兩點間距離約為2mm”的一條紙帶，記下第一個點的地點O，并在紙帶上從隨意點開始挨次選用幾個連續(xù)的點1、2、3，并用刻度尺挨次測出各點到地點O的距離，這些距離就是物體運動到點1、2、3、時著落的高度h1、h2、h3。6應用均勻速度就是中間時刻的剎時速度的方法，計算出各點對應的剎時速度v1、v2、v3。7把獲取的數(shù)據(jù)真入表格里，計算各點對應的勢能減少許mgh，以及增添的動能1mv2，2并比較能否跟理論一致。計算時g取當?shù)氐臄?shù)值。8拆掉導線，歸整器械?！居涗浖皵?shù)據(jù)辦理】g9.8m/s

9、2，T0.02sh1()h2()h3()OBOCODEDCEp1mgh1Ep2mgh2Ep3mgh3x1(AB)x2(BC)x3(CD)x4(DE)v1s1+s2v2s2+s3v3s3+s4=2T2T2TEk1=1mv2Ek2=1mv2Ek3=1mv2122322結論：_【注意事項】1打點計時器的兩限位孔一定在同一豎直線上，以減少摩檫阻力。2實驗時一定先接通電源，而后松開紙帶讓重物著落。3丈量著落高度時，一定從開端點算起。選用的各計數(shù)點要離開端點遠些，可減少物體著落距離h的丈量偏差。紙帶不宜過長，約40即可。因重物自由著落時的加快度較大，每兩個計數(shù)點間的時間間隔不必定取連打5個點的時間為計時單

10、位。4實驗中因不需要知道動能和勢能的詳細數(shù)值，故不需測物體的質量m。5實質上重物和紙帶著落過中要戰(zhàn)勝阻力做功，因此動能的增添量要小于勢能的減少許。6紙帶的上端最好不要懸空提著，要保證重物著落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點是清楚的小點。7紙帶精選的標準是第一、二兩點間的距離靠近2mm?！酒钇饰觥?因為丈量長度帶來的偏差屬有時偏差，減小的方法一是測距離時都從起點O量起，二是多測幾次取均勻值。2實質上重物和紙帶著落過程中要戰(zhàn)勝阻力(主假如打點計時器的阻力)做功，故動能的增添量EK必然稍小于勢能的減少許EP，這是屬于系統(tǒng)偏差。【問題議論】問題1：本實驗要不要丈量物體的質量？考證機械能守恒定律

11、的表達式：1mv2=mgh和1mvB2-1mvA2=mgh中，式子兩邊均222有重物的質量m，因此也可不詳細測出m的大小，而將m保存在式子中。問題2：對實驗中獲取的數(shù)條紙帶應如何選用？分組議論，得出結論，選用適合的紙帶以備辦理數(shù)據(jù)之用。（1）用1mv2=mgh考證這是以紙帶上第一點（開端點）為基準點來考證機械能守恒2定律的方法。因為第一點應是重物做自由落體運動開始著落的點，因此應選用點跡清楚且第1、2兩點間的距離靠近2mm的紙帶。（2）用1mvB2-1mvA2=mgh考證，這是回避開端點，在紙帶上選擇后邊的某兩點考證22機械能守恒定律的方法。因為重力勢能的相對性，辦理紙帶時選擇適合的點為基準點

12、，勢能的大小不用從開端點開始計算。這樣，紙帶上打出開端點O后的第一個0.02s內的位移能否靠近2mm，以及第一個點能否清楚也就沒關緊急了。實驗打出的任何一條紙帶，只需后邊的點跡清楚，都能夠用于計算機械能能否守恒。實驗開始時假如不是用手提著紙帶的上端，而是用夾子夾住紙帶的上端，待開始打點后再松開夾子開釋紙帶，打點計時器打出的第一個點的點跡清楚，計算時從第一個計時點開始至某一點的機械能守恒，其偏差也不會太大?；乇艿谝粋€計時點的原由也包含實驗時手提紙帶的不穩(wěn)固，使第一個計時點打出的點跡過大，進而使丈量偏差加大。問題3：重物的速度如何丈量？聯(lián)合教材介紹獨立推導丈量剎時速度并得出結論。做勻變速直線運動的

13、紙帶上某點的剎時速度，等于與之相鄰兩點間的均勻速度。前面已經(jīng)推導過。也能夠聯(lián)合速度圖象推導。問題4：實驗偏差剖析，提出問題，在獲取的實驗數(shù)據(jù)中，大多數(shù)同學獲取的結論是，重物動能的增添量稍小于重力勢能的減少許，即EkEp。是怎么造成的呢？分組議論，獲取結論。對學生議論進行點撥。展現(xiàn)幻燈片。1）重物和紙帶著落過程中要戰(zhàn)勝阻力，主假如紙帶與計時器之間的摩擦力。2）計時器平面不在豎直方向，紙帶平面與計時器平面不平行是阻力增大的原由。3）電磁打點計時器的阻力大于電火花計時器。因為阻力的存在，重物動能的增添量稍小于勢能的減少許，即EkEp。在實驗中會不會出現(xiàn)，重物動能的增添量稍大于重力勢能的減少許，即Ek

14、Ep的結論呢？溝通電的頻次f不是50Hz也會帶來偏差。若f50Hz，因為速度值仍按頻次為50Hz計算，頻次的計算值比實質值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動能值也就偏小，使EkEp的偏差進一步加大。依據(jù)相同的道理，若f50Hz，則可能出現(xiàn)EkEp的結果。小結本節(jié)課利用重物著落的方法考證機械能守恒定律，要掌握實驗目的、原理、方法、操作步驟、注意事項、偏差剖析等?？甲C機械能守恒定律的方法好多，同學們能夠設計其余的方法加以考證。部署作業(yè)教材第80頁“問題與練習”。對爸爸的印象，從記事的時候，就有了，他留給我的印象就是緘默少言的，但是臉上卻一直有淺笑，不論家里碰到了什么樣的困難，只需有爸爸在，全部

15、都能夠雨過天晴的，小時候，家里很窮，但是作為孩子的我們（我和哥哥），卻很幸福。爸爸素來不會因為缺錢，而讓我們感感覺些許的窘迫和緊張，哪怕的低三下氣的問人借款，爸爸都會準時給我們交了學費，素來都不會給我們兄妹倆拖欠學費。爸爸閑下來的時候，就會給我和哥哥講他們生活的那個年月，很苦很累，還經(jīng)歷過自然災禍，窮的時候，連飯都吃不飽。在我的印象里，最深的一件事情就是過年的時候，不論這一年錢賺的多仍是少，爸爸總會讓媽媽帶著我和哥哥去買新衣服，自然了，媽媽也一定買新的，惟有爸爸，他是家里面獨一一個能夠穿舊衣服過新年的人，這就是我對于爸爸的兒時的印象，他愛家人，素來不肯委屈自己的老婆和孩子。成長光陰里的爸爸在我

16、們逐漸成長的的光陰里，作為孩子，我們都有了自己的認知和想法，青春期的反叛，我們也給爸爸惹了許多禍，但是，不論我們闖的禍有多大，最后都是爸爸出頭，來擺平解決全部。在這個逐漸懂事的過程中，爸爸飾演著一位良師的角色，事情事后，爸爸也會趁便好好的教育我們，讓我們懂得，我們做的是對的，值得鼓舞的，仍是不對的，此后需要去更正的。爸爸在社會上經(jīng)歷的多了，懂得的道理也比我們多好多。我們是在趔趔趄趄的認知中去探究這個社會，而爸爸就是這條探究道路的指明燈！在我們長大的青春光陰里，我們在爸爸身上看到了責任、懂得了擔當?shù)闹匾?！爸爸，在我們的生活中，必不行少，他讓我們（大哥和我）擁有了正確的人生觀和價值觀，他教會了我

17、們如何對待這個世界，如何去更好的創(chuàng)建自己想要的生活！逐漸上了年齡的爸爸：我只想用“逐漸上了年齡”來形容此刻的爸爸，不想要用已經(jīng)“老去”來形容爸爸。沒錯，光陰是真的很無情的，不知不覺間，爸爸的眼角多了些許的皺紋，額頭的皺紋也不自覺的來向他報到了，爸爸再偉大，也終歸抵可是光陰的蹉跎。兩角鬢白的爸爸，讓我們看著多了好多的疼愛，一直雷厲流行、無所不可以的爸爸，逐漸地，變得老了，特別是當我們都成家此后，爸爸也算是把他一世最重要的任務也都達成了，上了年齡的爸爸，更多的心思，留在了媽媽的身上，一路走來，是媽媽的陪同和靜靜的奉獻，才讓爸爸能夠在外工作的時候，毫無邪念！媽媽，就是爸爸最為堅毅的后援，而我們，是爸

18、爸努力奮斗的最大動力，此刻，爸爸逐漸地老了，作為子女，我們沒法讓光陰倒流，能做的就是多陪同他們，讓他們的暮年生活能夠幸福！爸爸的一世，都在付出，為了家和家人而付出，此刻的我們，都已經(jīng)成家，更為領會到了為人父親母親的心酸苦楚，我們能做的就是?；丶铱纯?！讓父親母親不感覺孤單！我們都是母親身上掉下來的一塊肉，我們跟母親之間的關系，血濃于水，相互間的那種愛，是神圣而又不行入侵的，是媽媽給了我們生命，也是媽媽無怨無悔的把我們撫育成人，在我們成長的過程中，不論是好仍是不好，媽媽都一味的去包含，去引領著我們我和媽媽的溫情小生活，母愛，老是那么的偉大！都說慈母多敗兒，其實啊，母親在我們的生活著，飾演著不行或缺

19、的角色，沒有母親的無私奉獻，又怎會有我們的今日呢？更多的時候，是我們忽視了母親的重要性，甚至是把母親對我們的關懷和愛惜變?yōu)榱死硭匀?！其實啊，也是因為我們從出生的時候，就擁有了母親的愛，也就變得不那么的珍惜了！我感覺，我們生活在這個世上，更要好好地對待我們的母親，在我的記憶深處，母親老是很慈愛的，她也有屬于她自己的小憂慮，但是，卻素來都不會讓我們知道，不論生活中，碰到了什么困難或許崎嶇，她老是自己一個人想方法面對和解決！以致于以前的我向來感覺母親是全能的，沒有什么困難事情是母親不可以解決的！兒時記憶中，最深刻的一件事情就是那年的的大冬季，下了很厚很厚的雪，我跟哥哥上學的地方是需要騎著自行車去的

20、，媽媽早早的叫醒了我和哥哥，并且告訴我們下大雪了，路上滑，要早點出發(fā)，路上慢一點走，當我們吃了早餐準備出發(fā)的時候，媽媽也隨著一同出發(fā)了。大冬季的，天黑黑的，母親拿著手電筒，給我和哥哥照明，因為下了雪，有的路段不好走，我們就推著自行車，一路上有說有笑的，時時時的哥哥還會俏皮一下，就這樣，母親拿著照明燈，一路護送我和哥哥到了學校，此刻回想起來以前的光陰，滿滿的回想，滿滿的暖和！不知不覺間，我們就都長大了，哥哥也成家了，有自己的孩子，媽媽看著我們生活幸福，她也就是高興知足了，但是，光陰倒是那么的無情，不知不覺間，媽媽的眼角就多了些許的皺紋，她在光陰的淘洗中，逐漸地老去了！她沒有多么偉大的理想，獨一的

21、希望，就是我們都能夠生活的健康，安全，快樂，幸福！母親，素來都未曾奢望我們能夠有多么大的功名蓋世，最大的愿望就是我們安全快樂，她的一世心血，都在我們這些孩子身上，而對于她自己，仿佛老是少了好多的關懷，作為子女，長大后的繁忙，的確忽視了對母親的愛，當我們真實的意識到母親老去的時候，光陰一晃已經(jīng)過去了幾十年！母愛，固然平庸，但是卻很偉大，我跟媽媽的溫情小生活，那些記憶中的點滴，向來繚繞在腦海中，讓我感覺到幸福，感覺到暖和！愛你，親愛的媽媽，愿你生活幸福，健康安全！其實也就是平庸的一年，和平時對比較，也沒有太多的差別，獨一的不一樣就是自己就業(yè)了，不再是學生了，也不再是那個向父親母親伸手就要錢的小姑娘了！步入社會的自己，很高興，同時也很緊張，畢竟社會才是一個真實的大染缸，才能讓一個人真實的成長和堅毅！父親母親的愛，平庸中浸透著偉大，這一年，感恩父親母親！在初入社會的這一年里，是要感恩好多的朋友同事領導，但是，我最想要感恩的兩個人，其實就是我的爸爸媽媽！或許，你會感覺很奇異，步入社會，經(jīng)歷的好多人或事，不該當都是單位或許工作嗎？怎么會是要感恩父親母親呢？沒錯，我最最想要感恩的就是我們爸爸和媽媽！為何呢？且聽我慢慢道來！每一年的母親節(jié)和父親節(jié)，都只有一天，我想先和大家分享一下父親節(jié)發(fā)生的小故事，固然很平庸，很一般，但是我的心的確五味雜陳暖暖的！這一年的自己，已經(jīng)參加了工作，也