7-9實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律-“自主參與學(xué)習(xí)法”導(dǎo)學(xué)稿

1、寧師中學(xué)“自主參與學(xué)習(xí)法”物理學(xué)科導(dǎo)學(xué)稿班別編號(hào)wlb2-l-7-9主編人:鄧志良審稿人：物理備課組 定稿日: 協(xié)編人:王文昕使用日:2013-5-6學(xué)號(hào)姓名一、課題：實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（人教版必修2第七章 第九節(jié)p. 79p.80）1二、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、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)的速度。2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理，體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和物理學(xué)的研究方法。（重點(diǎn)）3、培養(yǎng)學(xué)牛的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)牛實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。分析會(huì)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差,明白如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法（難點(diǎn)）三、使用說(shuō)明和方法指導(dǎo)1先閱讀課木內(nèi)容，理解課木基礎(chǔ)知識(shí)，有疑問(wèn)的川紅色筆做好疑難標(biāo)記。完成教材

2、助讀設(shè)置問(wèn)題,依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題再研讀教材或者查閱資料，解決問(wèn)題。將預(yù)習(xí)中不能解決的問(wèn)題填在疑惑卡上。2. 分層完成，a層全部完成并梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，標(biāo)“”的題目要求b層選做。小組長(zhǎng)職責(zé)，知道引領(lǐng)小組各層成員按時(shí)完成任務(wù)，人人達(dá)標(biāo)。3自主閱讀學(xué)習(xí)法、合作學(xué)習(xí)法、實(shí)驗(yàn)探究四、學(xué)習(xí)過(guò)程（一）回憶原有知識(shí)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)量為也的物體從o點(diǎn)自山下落，以地作零重力勢(shì)能而，下落過(guò)程屮任意兩點(diǎn)4和3的機(jī)械能分別為：ea=， eb=如果忽略空氣阻力，物體下落過(guò)程中的機(jī)械能守恒，于是有： 上式亦可寫(xiě)成為了方便，可以直接從開(kāi)始下落的o點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中a點(diǎn)） 來(lái)進(jìn)行研究，這

3、時(shí)應(yīng)有：=mgh-本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式屮 h是高度，"a是物體在a點(diǎn)的速度。2、如何求出a點(diǎn)的瞬時(shí)速度va?（引導(dǎo)：根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間（內(nèi)的平均速度等于該時(shí) 間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出a點(diǎn)的瞬時(shí)速度vao ）圖2是豎直紙帶山下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從o點(diǎn)開(kāi)始依次取點(diǎn)1, 2, 3, 圖中,，$2,出，分別為02點(diǎn)，13點(diǎn)，24點(diǎn).各 段間的距離。根據(jù)公式v =-,匸2x0.02 s （紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí) t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(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度門(mén)，v2, v3, 3、如何確定重物下落的高度

4、？（引導(dǎo)：圖2中hh，分別為紙帶從。點(diǎn)下落的高度。） 根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢(shì)能和動(dòng)能，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒 定律。（二）自主學(xué)習(xí)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(tái),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,復(fù)寫(xiě)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02. 物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受力作用，其機(jī)械能守恒，若物體口由下落h高度時(shí)速度為v,應(yīng)有血h二，故只要gh=l/2v2成立，即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能守恒。3. 在打出的各紙帶小挑選出一條點(diǎn)跡, 口第1、2兩打點(diǎn)間距離接近的紙帶。4. 測(cè)定第n個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是：測(cè)出與n點(diǎn)相鄰的

5、前、后兩段相等時(shí)間t內(nèi)下落的距離s、和sw.,有公式v尸算出。5在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以/ / 2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，其斜率籌于的數(shù)值。（三）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)問(wèn)題一在學(xué)生開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)之前的兒個(gè)問(wèn)題：1、該實(shí)驗(yàn)屮選取被打點(diǎn)紙帯應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)0為計(jì)吋起點(diǎn)，。點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？2、是否需要測(cè)量重物的質(zhì)量？3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么？為什么？4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？5、測(cè)量下落高度時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎？為了減小測(cè)量力值 的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好

6、，還是近些好？ 問(wèn)題二學(xué)半進(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(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)牛電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好.2. 把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停 靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.3. 接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定厲再松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該衣紙帶上打出一系列 的點(diǎn).4. 重復(fù)上一步的過(guò)程，打三到五條紙帶.5. 選擇一條點(diǎn)跡淸晰且第1、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(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1h2h3,記人表

7、格中.6. 用公式vn=hn+1+hn.1/2t,計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度vlv2v3并記錄在表格中.各計(jì)數(shù)點(diǎn)123456下落高度速度勢(shì)能動(dòng)能結(jié)論7.計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少fi mgho和動(dòng)能的增加量l/2mvn2,并進(jìn)行比較.看是否相等，將數(shù)值填人 表格內(nèi).（三）鞏固訓(xùn)練（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(tái),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫(xiě)紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必耍的器材有：;缺少的器材。（2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v2/2為縱軸，以“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

8、定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示，其中人點(diǎn)為打下的第 一個(gè)點(diǎn)，0、1、2為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)?，F(xiàn)測(cè)得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之i'可的距離分別為州、$2、s3、刊、出、56,已 知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為幾根據(jù)紙帶測(cè)暈出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求岀此實(shí)驗(yàn)過(guò)程 屮重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度人小表達(dá)式為：o在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)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(hào)和第號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)z間的過(guò)程為研究（4）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，川6v、50hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無(wú)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(jì)數(shù)點(diǎn)為a、b、c、d,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到o點(diǎn)的長(zhǎng)度己在圖上標(biāo)出, 單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2,若巫錘質(zhì)量為1kg。 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器