8.5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE1“教學(xué)評(píng)“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)納雍五中付正菊課題人教版高中物理·必修·第二冊第八章第5節(jié)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課型新授課?復(fù)習(xí)課□試卷講評(píng)課□其他課□授課班級(jí)高一授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析課標(biāo)要求：

通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，并知道機(jī)械能守恒的前提條件。教材分析：本節(jié)重點(diǎn)是理解用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；理解用光滑斜面法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。本節(jié)難點(diǎn)是學(xué)會(huì)用平均速度法求解瞬時(shí)速度；2.學(xué)會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)處理實(shí)驗(yàn)誤差。學(xué)情分析知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)生已經(jīng)在前面的章節(jié)學(xué)過機(jī)械能和動(dòng)能的相關(guān)知識(shí)，知道動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，具有一點(diǎn)處理實(shí)驗(yàn)、分析和歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，但對物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)、理解只停留在感性認(rèn)識(shí)上。思維能力：本節(jié)課通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。核心素養(yǎng)物理觀念：知道動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)只有重力或者彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒?？茖W(xué)思維：通過研究自由落體物體的機(jī)械能，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律的集中表達(dá)式的表達(dá)式?？茖W(xué)探究：理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，自主思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：能夠獨(dú)立分析產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因，并且盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，通過實(shí)驗(yàn)理解機(jī)械能守恒定律。教學(xué)準(zhǔn)備課件演示、電火花計(jì)時(shí)器、重物、紙帶、鐵架臺(tái)、電源活動(dòng)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)評(píng)價(jià)任務(wù)活動(dòng)一：導(dǎo)入新課（一）檢測導(dǎo)學(xué)案完成情況機(jī)械能守恒定律告訴我們，在只有重力或彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化時(shí)總的機(jī)械能保持不變。下面我們通過實(shí)驗(yàn)來研究物體運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能與重力勢能變化，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。要求思考：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生思考機(jī)械能守恒定律的意義通過聯(lián)系之前已知的知識(shí)，思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（二）展示學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，明確實(shí)驗(yàn)中需要直接測量的物理量；2.知道實(shí)驗(yàn)中選取測量點(diǎn)的有關(guān)要求。根據(jù)打出的紙帶測定物體下落的距離。明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢；（三）實(shí)驗(yàn)情境導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)思路方案一：自由落體運(yùn)動(dòng)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，如果忽略微小阻力作用，機(jī)械能是守恒的，即重力勢能的減少量等于動(dòng)能的增加量。方案二：物體沿光滑斜面下滑物體沿光滑斜面下滑時(shí)，雖然受到重力和斜面的支持力，但支持力與物體位移方向垂直，對物體不做功，這種情況也滿足機(jī)械能守恒的條件。展示圖片分組交流討論思考：物體沿光滑斜面下滑時(shí)，機(jī)械能是否守恒？根據(jù)學(xué)生的回答情況，評(píng)價(jià)學(xué)生的表達(dá)能力和思維。活動(dòng)二：新課教學(xué)(一)物理量的測量及數(shù)據(jù)分析根據(jù)選定的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)相應(yīng)的表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。計(jì)算物體在選定位置上動(dòng)能與勢能的和是否滿足mv＋mgh2＝mv＋mgh1也可以計(jì)算重物在某兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化和勢能變化是否滿足mv-mv＝mgh1-mgh2引導(dǎo)學(xué)生思考分析學(xué)生討論思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生回答作出評(píng)價(jià)（二）研究自由下落物體的機(jī)械能1、實(shí)驗(yàn)步驟（1）儀器安裝:按圖示裝置豎直架穩(wěn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在電源上。（2）打紙帶:將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶，使重錘靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。（3）換幾條紙帶，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并思考實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。明確學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)；2、數(shù)據(jù)處理（1）求瞬時(shí)速度在取下的紙帶中挑選第1、2兩點(diǎn)間距離接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量。記下第1個(gè)點(diǎn)的位置O，在紙帶上從離O點(diǎn)適當(dāng)距離開始選取幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、…、n+1并測量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h0、h1、h2、h3、…、hn+1，再根據(jù)公式，計(jì)算出1、2、3、…、n點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、…、vn。引導(dǎo)學(xué)生如何求瞬時(shí)速度1.自主完成2.小組交流評(píng)價(jià)完成情況，表揚(yáng)優(yōu)秀學(xué)生，鼓勵(lì)未完成的學(xué)生，糾正錯(cuò)誤做法。3、處理方法方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)從起始點(diǎn)到第n個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，重力勢能減少量為mghn，動(dòng)能增加量為mv方法二:任取兩點(diǎn)①任取兩點(diǎn)A,B，測出hAB，求出ghAB。②分別求出A、B兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA、vB，求出mv－mv的值。如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)v－v＝ghAB，就證明機(jī)械能是守恒的。方法三：圖像法計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的v2，以v2為縱軸，以各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)的距離h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h圖線。若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，圖像是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，如圖所示，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。誤差分析：系統(tǒng)誤差，偶然誤差在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)mv＝mghn，即v＝ghn成立，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)v－v＝ghAB，就證明機(jī)械能是守恒的。自主學(xué)習(xí)；自主推導(dǎo)；交流討論：各種方法適用條件及注意事項(xiàng)評(píng)價(jià)完成情況，對表現(xiàn)優(yōu)秀的小組加分鼓勵(lì)（三）：用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證沿斜面下滑物體的機(jī)械能1、實(shí)驗(yàn)步驟2、數(shù)據(jù)處理（1）速度的測量：用游標(biāo)卡尺測出滑塊上遮光片的寬度d，讀出遮光條通過光電門的遮光時(shí)間，則滑片通過光電門的速度。（2）驗(yàn)證關(guān)系式方式1（兩個(gè)光電門）：分別測出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門的速度和，用刻度尺測出兩光電門的高度差Δh，驗(yàn)證在誤差范圍內(nèi)是否滿足。方式2（一個(gè)光電門）：讓滑塊從光電門上方某一位置由靜止釋放，測出該點(diǎn)到光電門的高度差△h和滑塊經(jīng)過光電門的速度，驗(yàn)證在誤差范圍內(nèi)成立。播放演示實(shí)驗(yàn)講解實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理。思考、討論評(píng)價(jià)學(xué)生分析回答情況活動(dòng)三：例題講解1、某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打出的一條紙帶中選取了清晰的點(diǎn)進(jìn)行研究，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)計(jì)算出打2、3兩計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，并用表示，用刻度尺測量出2、3兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，用表示。驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的關(guān)系式應(yīng)為（）2、用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證質(zhì)量為的物塊A、質(zhì)量為的物塊B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,B從高處由靜止開始下落,A上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個(gè)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)物塊的速度=_______.(2)在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)5的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量=__________J,系統(tǒng)勢能減少量=___________J。(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭約為)(3)若某同學(xué)作出圖像如圖丙所示,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萠_____________.多媒體展示例題巡視學(xué)生思考練習(xí)教師講解多媒體展示例題巡視學(xué)生思考練習(xí)教師講解小組討論思考練習(xí)小組討論思考練習(xí)評(píng)價(jià)學(xué)生解