验证机械能守恒定律(实验教案)

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1、画川高级中学2012—2013学年第二学期高一物理教案（必修2）【第四章机械能与能源】课题：验证机械能守恒定律【教学目标】知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。过程与方法通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。情感、态度与价值观通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。[来源【教学重点】掌握验证机械能守恒定律的实

2、验原理。【教学难点】验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。【教学课时】1课时活动一：学生预习（课前完成）活动二：复习与引入一、机械能守恒定律的表达式？机械能守恒定律的内容？二、机械能守恒定律的理解？（即其适用条件） 　　上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。一、实验介绍1．实验目的：验证机械能守恒定律。2．实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。而且，针对的是及其特殊的过程──从释放点到某位置。思考1：选择

3、重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？答案：我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。思考2：本实验要不要测量物体的质量？答案：因为mgh=1/2mv2→gh=1/2v2，所以无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。（教师引导公式由来）思考3：对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？答案：x=1/2gt2=1/2×9.8×0.022m≈2×10-3m=2mm，所以，纸带上的头两

4、个点间的距离应接近2mm。4画川高级中学2012—2013学年第二学期高一物理教案（必修2）二、实验器材：铁架台(带铁夹)、电火花打点计时器、电源、重锤(带纸带夹子)、纸带几条、刻度尺。活动三：学生进行实验三、实验步骤：1、按图架稳打点计时器，并将打点计时器接入电源；2、将纸带的一端用小夹子固定在重物上，使另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方；3、接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点；4、换几条纸带，重做上面的实验；5、从几条打上了点的纸带上挑选第一、

5、二两点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，先记下打第一个点的位置0(或A)，再任意取1、2、3、4、5五个点，用刻度尺量出各点到0的距离，并计算它们对应的重力势能填入表格；6、计算各点对应的瞬时速度和动能并填入表格；7、比较重力势能减少量和动能的增加量，得出结论；8、实验完毕，整理器材。四、数据处理与分析依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：各计数点l2345下落高度速度势能动能结论各计数点12345下落高度h/m速度v/(m·s-1)————mgh/J————mv2/J————实验结论：ΔhAB思考4:可以

6、回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?　图象法处理数据;4画川高级中学2012—2013学年第二学期高一物理教案（必修2）五、误差分析1、偶然误差：测量长度时会带来误差.2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量ΔEK必定稍小于势能的减少量ΔEP。活动四：1、完成实验报告。2、完成如下思考题：（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器

7、材是。（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为_________。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时

8、速度大小的表达式为________。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上