2019-2020年高一物理第四章 第5節(jié)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教案 粵教版 必修2.doc

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2019-2020年高一物理第四章 第5節(jié)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教案 粵教版 必修2 一、教學(xué)目的： 1．知識(shí)與技能 (1)知道機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和意義．應(yīng)向?qū)W生說明定律有兩層意思：一是動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，二是總機(jī)械能守恒． (2)知道機(jī)械能守恒的條件：只有重力和彈力做功，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化． （3）通過驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律進(jìn)一步加深對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解。 2．過程與方法 (1)通過這個(gè)開放型實(shí)驗(yàn)，了解學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和靈活應(yīng)用程度，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的作用和使用的掌握情況． (2)根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，了解學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解程度，學(xué)會(huì)怎樣減小實(shí)驗(yàn)誤差． (3)通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)處理和解決實(shí)際問題的一般思路和方法． 3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1)通過這個(gè)開放型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索能力． (2)通過匯報(bào)與交流，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)方案的不足，實(shí)際操作的不便，促使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行改進(jìn)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性． 二、教學(xué)重難點(diǎn)： 1．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。 2．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。 三、教學(xué)過程： （一）復(fù)習(xí)知識(shí)，引入新課： 1．機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中具體表達(dá)式： h hA hB 圖1 在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢(shì)能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為： EA=, EB= 如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)械能守恒，于是有 EA=EB，即= 上式亦可寫成 該式左邊表示物體由A到B過程中動(dòng)能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢(shì)能的減少。等式說明，物體重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加。為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有：----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式中h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度，VA是物體在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 2．如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度VA？ 根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t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VA。 圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1,2,3,……圖中S1，S2，S3，……分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)…… 各段間的距離。 圖2 0 1 2 3 4 S1 S2 S3 h1 h2 h3 h4 根據(jù)公式，t=20.02S(紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)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)的即時(shí)速度V1，V2，V3，…….例如： 量出0～2點(diǎn)間距離S1，則在這段時(shí)間里的平均速度，這就是點(diǎn)1處的瞬時(shí)速度V1。依次類推可求出點(diǎn)2,3,……處的瞬時(shí)速度V2，V3，……。 3．如何確定重物下落的高度？ 圖2中h1,h2,h3,……分別為紙帶從O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）進(jìn)行新課： 做實(shí)驗(yàn)之前，強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題： 1．該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02S打點(diǎn)一次，在最初的0.02S內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002m,所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近兩年2mm 的紙帶進(jìn)行測量；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔 t=0.02S. 2．因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗(yàn)證就行了。 3．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時(shí)所受到的阻力作用。 4．實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。 5．測量下落高度時(shí)，都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。為了減小測量 h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。 然后學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。 （三）小結(jié) （四）課外作業(yè)： （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 。 （2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v2／2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，其斜率等于 的數(shù)值。 圖3 （3）在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”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A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)。現(xiàn)測得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為____ _____。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)之間的過程為研究對(duì)象。 （4）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖所示，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)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9．8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。 ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度VB= m/s，重錘的動(dòng)能EkB= J。 ②從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量為 J。 圖4 ③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是 。 （參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點(diǎn)的直線、 g. (3)(S6+ S5+ S4- S3- S2 –S1)/9T2, (S5+ S6)/2T,1、5. (4)1.175,0.69,0.69 0.69,機(jī)械能守恒。）