《驗證機械能守恒定律》導(dǎo)學案

1、中小學各學科各版本精品課件 教案 試題 素材 盡在實驗：驗證機械能守恒定律學海導(dǎo)航1.利用下落運動，驗證機械能守恒定律。2.通過實驗進一步理解機械能守恒定律的內(nèi)容，學習理論聯(lián)系實際的思想。學習探究自主學習 1.該實驗的原理是什么？2.實驗中需要哪些實驗器材？3.怎樣一步一步地進行該實驗？實驗中應(yīng)注意的事項有哪些？4.實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)如何處理？新知探究一、實驗原理1.閱讀教材，找出該實驗的原理。2.根據(jù)實驗方法，說明如何驗證機械能守恒。二、試驗中應(yīng)注意的問題根據(jù)實驗原理和實際情況，有哪些需要注意的？三、實驗過程1.據(jù)實驗原理，該實驗選擇的器材有哪些？2.據(jù)實驗原理，該實驗應(yīng)如何一步一步操作？

2、3.實驗中得到的數(shù)據(jù)如何記錄和處理？得到了什么樣的結(jié)論？四、誤差分析例題精析【例題1】在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列說法或做法中正確的是（ ）A.選用質(zhì)量大的重錘可以減小實驗誤差B.實驗結(jié)果總是動能增加略大于勢能減少C.固定好打點計時器，用手拿住穿過限位孔紙帶的一端，手應(yīng)靜止靠近打點計時器處D.先松開紙帶，再接通電源，重物自由下落時，紙帶上就能打出一系列點，重復(fù)做幾次【例題2】在“驗證機械能守恒定律”的實驗中打點計時器所用電源頻率為50HZ，當?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.8m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg。甲、乙、丙三學生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點間的距離

3、分別為0.18cm、0.19cm和0.25cm，可見其中肯定有一個學生在操作上有錯誤，錯誤操作：_。若按實驗要求正確的選出紙帶進行測量，量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點的距離如圖7-40所示（相鄰計數(shù)點時間間隔為0.02s），那么，（1）紙帶的_端與重物相連；（2）打點計時器打下計時點B時，物體的速度vB=_；（3）從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是Ep=_，此過程中物體動能的增加量EK=_(g=9.8m/s2)；（4）通過計算，數(shù)值上Ep_EK（填“>”“=”“<”），這是因為_；（5）實驗的結(jié)論是_。圖740ABCO3.145.017.06單位：cm自我測評1.在“

4、驗證機械能守恒定律”的實驗中,下列物理量A.重錘的質(zhì)量 B.重力加速度 C.重錘下落的高度 D.與重錘下落高度對應(yīng)的瞬時速度(1)需要用工具測量的有 。(2)需要通過計算得到的有_。2.為了進行“驗證機械能守恒定律”實驗，有下列器材可供選擇：A.鐵架臺（帶鐵夾）、B.打點計時器、C.復(fù)寫紙、D.紙帶、E.低壓直流電源、F.天平、G.秒表、H.導(dǎo)線、I.開關(guān)，其中不必要的器材是_；缺少的器材是_。3.填出下列空格中的內(nèi)容：（1）打點計時器的安裝放置要求為_；開始打點時的時候，應(yīng)先_然后_。（2）計算時對所選紙帶的要求是_。（3）實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是_,使重錘獲得的動能會_,為減少誤差掛在紙

5、帶下的重錘應(yīng)選擇_。（4）如果以v2/2為縱軸、以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)給出v2/2-h圖線應(yīng)為7-41中的_，該線的斜率等于_。圖741v2/2hOv2/2hOv2/2hOv2/2hOABCD拓展提高 綜合實踐與創(chuàng)新4.某同學在做“驗證機械能守恒定律”實驗時，不慎將一條選好的紙帶前面一部分損壞了，測出剩下的一段紙帶上的各個點間距如圖7-42所示，已知打點計時器工作頻率為50HZ，重力加速度g=10m/s2。（1）試利用這段紙帶說明重錘通過2、5兩點時機械能相等。（2）說明為什么得到的結(jié)果是重力勢能減少量為Ep稍大于重錘的動能增加量Ek。圖7421 2 3 4 5 62.83.2 3.6 4.

6、0 4.3 cm參考答案自主學習 1.只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒。利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計算瞬時速度v，從而驗證物體在自由下落過程中，重力勢能的減少量Ep=mgh與物體動能的增加量相等。2（1）實驗中打點計時器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦阻力（2）實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器工作正常后再松開紙帶讓重錘下落。（3）打點計時器必須接50Hz交流電源。（4）手提紙帶上端時，注意不要晃動，可使手臂靠在某處，保證重錘下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點是清晰的一個小點。（5）為減小測量h

7、值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要遠離起始點，紙帶也不宜過長。（6）選取的紙帶一定要第1、2點間的距離接近于2mm并且點跡清晰。3.鐵架臺（帶鐵夾）、打點計時器、重錘（帶紙帶夾子）、紙帶、復(fù)寫紙、刻度尺、低壓交流電源。4、5見“新知探究”部分的答案說明。新知探究二、注意事項（供參考）1.實驗中的打點計時器的安裝，要使兩限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦。2.實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后，才松開紙帶，讓重錘下落。3.打點計時器必須接低壓交流電源，（電火花計時器用220v交流電源）。4.手捏紙帶松手之前，不要晃動，保證打出的第一個點清晰。5.為確保打第一點時重物初速度為零，應(yīng)挑選第1

8、、2兩點間距離接近2mm的紙帶。6.本實驗無須測量重物的質(zhì)量，但最好使用自己測出的當?shù)刂亓铀俣取Ｈ?、實驗過程（1）實驗器材（供參考）主要有鐵架臺（帶鐵夾）、打點計時器、重錘（帶紙帶夾）、紙帶、復(fù)寫紙（或墨粉盤）、導(dǎo)線、學生電源、毫米刻度尺。（2）實驗步驟（供參考）將檢查調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路。把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停靠在打點計時器附近。接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落，計時器在紙帶上打出一系列清晰地點。取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)做幾次，打出35條紙帶。最好選取第1、2兩點間距接近2mm，且點跡清晰地紙帶。在所

9、選紙帶上第一點標上O，并從少靠后一點開始，依次標出1、2、3并量出各點到位置O的距離h1、h2、h3記入設(shè)計的表格中。用公式，計算出各點的瞬時速度v1、v2、v3記錄于表中。計算打各點時重力勢能的減少量mghn和動能的增加量，并進行比較，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，將計算數(shù)值填入表格。（3）實驗數(shù)據(jù)處理求vn時，T=0.02s。設(shè)計表格如下:各打點1234567下落高度hn(m)速度vn（m/s）mghn結(jié)論四、誤差分析（供參考）由于測長度偶然誤差，減小辦法一是測距離時都應(yīng)從第一個點O量起；二是多測幾次取平均值。實驗中重物和紙帶下落過程中藥克服阻力（主要是打點計時器的阻力）做功，故動能的增加

10、量EK必然稍小于勢能的減少量EP這屬于系統(tǒng)誤差。例題精析例題1 A例題2 丙同學的操作步驟中有錯誤。錯誤操作是先放開紙帶后接通電源。（1） 左（2） m/s（3） J（4） EP>EK（5） 在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒。解析： 自我測評1.（1）C(2)D 2.EFG,帶夾得重物、低壓交流電源、毫米刻度尺3.（1）計時器固定在鐵架臺上時需使兩限位孔在同一豎直線上 通電 松開手（2）點跡清晰 （3）計時器限位孔對紙帶的摩擦力和空氣阻力 小于勢能的減少，密度大的實心金屬塊（減少阻力的影響） （4）C 重力加速度g綜合實踐與創(chuàng)新4.（1）利用求出再比較gh25與的值分別0.108和0.106比較接