實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析與學(xué)情分析1、教材分析機(jī)械能守恒定律在物理學(xué)理論和應(yīng)用方面十分重要，是高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容，為今后學(xué)習(xí)動量守恒、電荷守恒等守恒定律打下基礎(chǔ)，起到了承上啟下的作用。但這種思想和有關(guān)的概念、規(guī)律，由于其抽象性強(qiáng)，學(xué)生要真正的掌握和靈活運(yùn)用還是很困難。學(xué)生通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)理解了機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容的主要目的是給學(xué)生增加實(shí)驗(yàn)探究與體驗(yàn)的機(jī)會，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的水平。因此，本節(jié)選擇了一個簡單而有效地特例：自由落體運(yùn)動來進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)中只需測出重物下降的高度和對應(yīng)的速度，然后代入相關(guān)公式計(jì)算就可驗(yàn)證。這就要求學(xué)生要掌握實(shí)驗(yàn)方法和技巧、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理及實(shí)驗(yàn)誤差的分析，要求學(xué)生不僅從理論上了解機(jī)械能守恒定律，而且通過實(shí)際觀測從感性上增加認(rèn)識，深化對機(jī)械能守恒定律的理解。2、學(xué)情分析知識層面：學(xué)生已經(jīng)掌握了動能、重力勢能等概念以及動能定理、機(jī)械能守恒定律等定理、定律；知道功是能量轉(zhuǎn)換的量度以及機(jī)械能守恒的條件。能力層面：學(xué)生已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能，會用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及直尺等實(shí)驗(yàn)儀器。具備一定的數(shù)據(jù)處理能力。二、教學(xué)目標(biāo)（1）知識與技能1．要弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，本?shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目的是利用重物的自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2．要明確實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)的操作方法與技巧、學(xué)會實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理，能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差的分析，從而使我們對機(jī)械能守恒定律的認(rèn)識，不止停留在理論的推導(dǎo)上，而且還能夠通過親自操作和實(shí)際觀測，從感性上增加認(rèn)識，深化對機(jī)械能守恒定律的理解。3．要明確織帶選取及測量瞬時(shí)速度簡單而準(zhǔn)確的方法。（2）過程與方法1．通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)誤差分析的能力。2．通過同學(xué)們的親自操作和實(shí)際觀測掌握實(shí)驗(yàn)的方法與技巧。3．通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。．通過實(shí)驗(yàn)過程使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀1、通過實(shí)驗(yàn)及誤差分析，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生對物理規(guī)律的探知欲。2、使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)體會成功的樂趣與成就感，激發(fā)對物理世界的求知欲。3、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識，敢于提出與別人不同的見解。4、通過經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙。三、教學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理及方法的選擇及掌握。四、教學(xué)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)誤差分析的方法。五、教學(xué)方法預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)――實(shí)驗(yàn)觀察——數(shù)據(jù)處理——?dú)w納總結(jié)教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，親自動手實(shí)驗(yàn)，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。六、教學(xué)用具：相機(jī)/手機(jī)/錄像機(jī)、小球、坐標(biāo)紙、支架、電腦、計(jì)算器、雙面膠七、教學(xué)過程導(dǎo)入新課上節(jié)課我們從理論上學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律，我們從定律內(nèi)容及守恒條件上初步理解了機(jī)械能守恒定律，今天我們通過自己親身實(shí)驗(yàn)從感性上對定律再做進(jìn)一步的理解。進(jìn)行新課一、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)生活動：結(jié)合教材整理預(yù)習(xí)學(xué)案提綱教師活動：對學(xué)生整理結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評。（展示幻燈片）本實(shí)驗(yàn)屬驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢弥匚镒杂上侣涞默F(xiàn)象驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。二、理解實(shí)驗(yàn)原理學(xué)生活動：結(jié)合教材，整理預(yù)習(xí)學(xué)案提綱教師活動：對學(xué)生整理結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評。（展示幻燈片）通過對物體自由下落運(yùn)動的研究來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理是：忽略空氣阻力，自由下落的物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，即重物動能的增加量等于其重力勢能的減少量。具體地說：若以重物下落的起始點(diǎn)為基準(zhǔn)，設(shè)重物的質(zhì)量為，測出物體自起始點(diǎn)下落距離時(shí)的速度，則在誤差允許范圍內(nèi)，由計(jì)算得出％,機(jī)械能守恒定律即被驗(yàn)證。若以重物下落過程中的某一點(diǎn)為基準(zhǔn)，設(shè)重物的質(zhì)量為，測出物體對應(yīng)于點(diǎn)的速度，再測出物體由點(diǎn)下落△后經(jīng)過點(diǎn)的速度，則在誤差允許范圍內(nèi)，由計(jì)算得出Lmv2——mv2=mgAh，機(jī)械能守恒定律即被驗(yàn)證。2B2A三、掌握實(shí)驗(yàn)的方法與技巧學(xué)生活動：閱讀教材“實(shí)驗(yàn)方法”部分，整理導(dǎo)學(xué)案提綱教師活動：對學(xué)生整理結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評。（展示幻燈片）．實(shí)驗(yàn)步驟（展示幻燈片）（1）將坐標(biāo)紙用雙面膠貼在墻上，擺好相機(jī)；（2）將小球球心對準(zhǔn)零刻度線并自由釋放，同時(shí)用照相機(jī)拍照得到頻閃照片；（3）把照片傳到電腦上，讀取并記錄數(shù)據(jù)；（4）分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。四．學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動：分組實(shí)驗(yàn)（只是實(shí)驗(yàn)，不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理）教師活動：巡視指導(dǎo)．問題討論問題：本實(shí)驗(yàn)要不要測量物體的質(zhì)量？學(xué)生活動：分組討論，得出結(jié)論。教師活動：點(diǎn)撥思路，明確結(jié)論。（展示幻燈片）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式：mvnv2=mgh和mvnv2--mv2=mgAh中，式子兩邊均有2 22重物的質(zhì)量，因而也可不具體測出的大小，而將保留在式子中。問題：重物的速度怎樣測量？學(xué)生活動：結(jié)合教材介紹獨(dú)立推導(dǎo)測量瞬時(shí)速度并得出結(jié)論。結(jié)論是：做勻變速直線運(yùn)動的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于與之相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。教師活動：對教材推導(dǎo)方法方法點(diǎn)評。（有否更簡潔、直觀的推導(dǎo)方法？）學(xué)生活動：分組討論可否變換一種思路進(jìn)行推導(dǎo)，以使推導(dǎo)更簡潔、直觀）教師活動：（展示幻燈片）。由于小球做勻加速運(yùn)動，故有、之間的平均速度：

又根據(jù)速度公式有：△,△,故有：又根據(jù)速度公式有：△,△,故有：－－，即：V+V即：V=-^4 C。B2從而：VB=VAC。問題：通過處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出什么結(jié)論？問題：實(shí)驗(yàn)誤差分析教師活動：提出問題，在得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，大部分同學(xué)得到的結(jié)論是，重物動能的增加量稍小于重力勢能的減少量，即〈。是怎么造成的呢？學(xué)生活動：分組討論，得到結(jié)論。教師活動：對學(xué)生討論進(jìn)行點(diǎn)撥。展示幻燈片。教師活動:提出問題，在實(shí)驗(yàn)中會不會出現(xiàn)，重物動能的增加量稍大于重力勢能的減少量，即＞的結(jié)論呢？學(xué)生活動：分組討論，得到結(jié)論。教師活動：對學(xué)生討論