高中物理必修2北京海淀育中机械能第9节验证机械能守恒定律(提高)教案
【精选】高中物理第七章机械能守恒定律第9节实验：验证机械能守恒定律课件1新人教版必修2
探究二：实验注意事项
1.安装打点计时器，必须使两限位孔在 同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
2.选质量大且体积小的重物，使摩擦阻 力，空气阻力相对减小。
3.实验时，须先接通电源，让打点计时器工作正常 后再松开纸带让重锤下落。
二、听思路。
思路就是我们思考问题的步骤。例如老师在讲解一道数学题时，首先思考应该从什么地方下手，然后在思考用什么方法，通过什么样的过程来进行解 答。听课时关键应该弄清楚老师讲解问题的思路。
三、听问题。
对于自己预习中不懂的内容，上课时要重点把握。在听讲中要特别注意老师和课本中是怎么解释的。如果老师在讲课中一带而过，并没有详细解答， 大家要及时地把它们记下来，下课再向老师请教。
四、听方法。
在课堂上不仅要听老师讲课的结论而且要认真关注老师分析、解决问题的方法。比如上语文课学习汉字，一般都是遵循着“形”、“音”、“义”的 研究方向；分析小说，一般都是从人物、环境、情节三个要素入手；写记叙文，则要从时间、地点、人物和事情发生的起因、经过、结果六个方面进行 叙述。这些都是语文学习中的一些具体方法。其他的科目也有适用的学习方法，如解数学题时，会用到反正法；换元法；待定系数法；配方法；消元法； 因式分解法等，掌握各个科目的方法是大家应该学习的核心所在。
铁架台
纸带 打点计时器
？
带夹子的重物
4.实验步骤:
（1）安装置：将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端 用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。
（2）打纸带：用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的 地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。 更换纸带重复做3～5次实验。
人教版高中物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律 (共21张PPT)
cm、85.73 cm,根据以上数据,可知重物由O点运动
到C点重力势能的减少量等于
J,动能的增
加量等于
J.(取三位有效数字)
图5 思路点拨 由本实验原理:重物自由下落过程中,
由于只有重力做功(忽略空气阻力),遵循机械能守
恒定律,即物体的重力势能减少量等于动能的增加 量, mgh 1 mv2.
2
解析 由题意知重物由O点运动至C点,下落的高度 为hC=77.76 cm=0.777 6 m,m=1.00 kg,g=9.80 m/s2, 所以重力势能的减少量为 ΔEp=mghC=1.00×9.80×0.776 J=7.60 J. 重vC物经B2T过D C 点OD的2T即O时B 速度vC可由下式求出
物理模型.
解析 (1)因本实验中是通过比较重物的重力势能减
小量mghn和动能12 mvn增2 加量的大小来达到验证的 目的,对于同一个研究对象(重物)来说,质量是一定的,
故只需比较ghn，和
1 2
vn
2就能达到目的,选项C
是没必要的.选项B、D是错误的,应将打点计时器接
到电源的“交流输出”上;释放悬挂纸带的夹子,先接
相邻的前、后两段相等时间间隔T内下落的高度xn-1 和xn+1(或用hn-1和hn+1),然后由公式vn=(xn+1+xn1)/2T 或由vn=(hn+1-hn-1)/2T可得vn(如图1所示).
图1
【实验器材】 铁架台(带铁夹)、打点计时器、交流电源(与打点计 时器配套)、导线、带铁夹的重物、复写纸、纸带、 刻度尺.
m/s,
v2
l t2
3102 2 102
m/s
1.5
m/s
高中物理第七章7.9验证机械能守恒定律教案必修2
7.9 验证机械能守恒定律高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题1．如图所示，质量均为1kg的小球a、b在轻弹簧A、B及外力F的作用下处于平衡状态，其中A、B两个弹簧劲度系数均为，B弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为，A弹簧竖直，g取则以下说法正确的是A．A弹簧伸长量为3cmB．外力C．B弹簧的伸长量为4cmD．突然撤去外力F瞬间，b球加速度为02．如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直.a连接在竖直固定在地面的弹簧上端现在b盒内缓慢放入适量砂粒，abe始终处于静止状态，下列说法正确的是A．弹簧的弹力可能增大B．b盒所受的摩擦力一定减小C．斜面体c对地面的压力可能不变D．地面对c的摩擦力一定不变3．如图所示，电视显像管中有一个电子枪，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光。
在偏转区有垂直于纸面的磁场B1和平行纸面上下的磁场B2，就是靠这样的磁场来使电子束偏转，使整个荧光屏发光。
经检测仅有一处故障：磁场B1不存在，则荧光屏上A．不亮B．仅有一个中心亮点C．仅有一条水平亮线D．仅有一条竖直亮线4．下列事实揭示出原子核具有复杂结构的是A．α粒子散射实验 B．氢光谱实验C．X光的发现 D．天然放射现象5．如图所示，理想变压器原线圈接有正弦式交流电，R为滑动变阻器，C为平行板电容器，A为交流电流表．下列措施能使A示数增大的是( )A．仅减小交流电的频率B．仅将滑片P向上移动C．仅减小C两板间距离D．仅增大原线圈的匝数6．已知电源电动势E＝6V内阻r＝2 Ω，灯泡电阻R L＝2 Ω，R2＝2 Ω。
人教版高中物理必修2第7章第9节《实验：验证机械能守恒定律》ppt课件
⑥ 利用笔记抓住老师的思路。记笔记不仅有利于理解和记忆，而且有利于抓住老师的思路。
2019/8/11
最新中小学教学课件
20
谢谢欣赏！
J上确.述且把实必打验要点步的计骤 步时中 骤器错 按固定误 实到的 验桌是 操边作E的顺I 铁序架排，台列可上是J有。、可无G的、是B、A H、，D其、余。正C、F
（均只需填步骤的代号)
巩固练习 15
巩固练习
巩固练习
布置作业
完成[课时学案]中交流讨论的内容
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
提出问题
2.根据实验设计原理，可选用怎样的装置进行实验
结论： 依据自由落体运动和打点计时器验证机械能守恒定律，可用 如图所示的装置。
二、实验步骤
提出问题
请根据实验设计原理确定实验步骤。
三、数据处理
提出问题
四、要注意的问题
提出问题
为了提高实验的精确度，减少实验误差，在实验操作过程中应注意以下几点： 1.重物下落过程中，除了重力外还受哪些阻力作用？怎样减少这些阻力对实验 的影响？ 2.重物下落过程中，选择两个位置作为过程的开始和终结，这两个位置的选择 对我们选择纸带时有什么要求？ 3.实验时，接通电源和释放纸带的顺序是怎样的？ 4.为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好， 还是近些好？
2019/8/11
最新中小学教学课件
高中物理第7章9实验：验证机械能守恒定律教案新人教版必修2
高中物理第7章9实验：验证机械能守恒定律教案新人教版必修2 9．实验：验证机械能守恒定律 [学习目标] 1.验证机械能守恒定律． 2.熟悉瞬时速度的测量方法． 3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因．一、实验原理让物体自由下落，在忽略阻力的情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案探究物体的机械能守恒：1．以物体下落的起始点O 为基准，测出物体下落高度h 时的速度大小v ，若12mv 2＝mgh 成立，则可验证物体的机械能守恒．2．测出物体下落高度h 过程的初、末时刻的速度v 1、v 2，若关系式12mv 22－12mv 21＝mgh 成立，则物体的机械能守恒．二、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压交流电源(4～6 V)、重物、毫米刻度尺、纸带(带夹子)、复写纸片、导线．三、实验步骤1．安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3～5次实验．3．选纸带：选取点迹较为清晰且1、2两点间的距离约为2 mm 的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为2 mm 的第一个点作为起始点，记作O ，在距离O 点较远处再依次选出计数点1、2、3…4．测距离：用刻度尺测出O 点到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h 1、h 2、h 3…四、数据处理1．计算各点对应的瞬时速度：记下第1个点的位置O ，在纸带上从离O 点适当距离开始选取几个计数点1、2、3…n 并测量出各计数点到O 点的距离h 1、h 2、h 3…h n 再根据公式v n ＝h n ＋1－h n －12T，计算出1、2、3、4、…n 点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、v 4…v n . 2．机械能守恒定律的验证：方法一：利用起始点和第n 点．从起始点到第n 个计数点，重力势能减少量为mgh n ，动能增加量为12mv 2n ，计算gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的范围内gh n ＝12v 2n ，则机械能守恒定律得到验证． 方法二：任取两点A 、B .从A 点到B 点，重力势能减少量为mgh A －mgh B ，动能增加量为12mv 2B －12mv 2A ，计算gh AB 和12v 2B －12v 2A ，如果在实验误差允许的范围内gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则机械能守恒定律得到验证． 方法三：图象法．计算各计数点12v 2，以12v 2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2h 图线．若在误差许可的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．五、误差分析1．在进行长度测量时，测量及读数不准确造成误差．2．重物下落要克服阻力做功，部分机械能转化成内能，下落高度越大，机械能损失越多，所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象．3．由于交流电的周期不稳定，造成打点时间间隔变化而产生误差．六、注意事项1．应尽可能控制实验满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力．(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，使空气阻力减小． 2．纸带选取 (1)以第一个点为起点时，要验证的是12mv 2n ＝mgh m ，必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为h ＝12gt 2＝12×10×(0.02)2 m ＝2 mm. (2)以下落中某点为起点时，要验证的是12mv 2n －12mv 2m ＝mgh mn ，这时选择纸带不需要满足两点间距为2 mm.3．计算速度时不能用v ＝gt 或v ＝2gh ，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误．【例1】 在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面列出一些实验步骤：A ．用天平称出重物和夹子的重量B ．把重物系在夹子上C ．将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器静止D ．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6 V(电源不接通)E ．把打点计时器固定在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F ．在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据G ．用秒表测出重物下落时间H ．接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I ．切断电源J ．更换纸带，重新进行两次K ．在三条纸带中选出较好的一条L ．进行计算，得出结论，完成报告M ．拆下导线，整理器材以上步骤中，不必要的有________，正确步骤的合理顺序是________．(填写字母)[解析] 只为了验证机械能守恒，没必要称量重物的质量．打点计时器本身就是计时仪器，不再需要秒表．[答案] AG EDBCHIJMKFL【例2】 某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示．实验中测出重物自由下落的高度h 及对应的瞬时速度v ，计算出重物减小的重力势能mgh 和增加的动能12mv 2，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒．请根据实验原理和步骤完成下列问题：甲乙丙(1)(多选)关于上述实验，下列说法中正确的是________．A ．重物最好选择密度较小的木块B ．重物的质量可以不测量C ．实验中应先接通电源，后释放纸带D ．可以利用公式v ＝2gh 来求解瞬时速度(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O 点是起始点，选取纸带上连续的点A 、B 、C 、D 、E 、F 作为计数点，并测出各计数点到O 点的距离依次为27.94 cm 、32.78 cm 、38.02 cm 、43.65 cm 、49.66 cm 、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 Hz 的交流电，重锤的质量为0.5 kg ，则从计时器打下点O 到打下点D 的过程中，重物减小的重力势能ΔE p ＝________J ；重物增加的动能ΔE k ＝________J ，两者不完全相等的原因可能是_____________________________________.(重力加速度g 取9.8 m/s 2，计算结果保留三位有效数字)(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的瞬时速度v ，以各计数点到A 点的距离h ′为横轴，v 2为纵轴作出图象，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是_____________________________________________________.[解析] (1)重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故A 错误．本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是mgh ＝12mv 2，因为我们是比较mgh 、12mv 2的大小关系，故m 可约去比较，不需要用天平测量重物的质量，故B 正确．实验中应先接通电源，后释放纸带，故C 正确．不能利用公式v ＝2gh 来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故D 错误．(2)重力势能减小量ΔE p ＝mgh ＝0.5×9.8×0.436 5 J≈2.14 J．利用匀变速直线运动的推论：v D ＝Δx Δt ＝0.496 6－0.380 20.04 m/s ＝2.91 m/s ，E k D ＝12mv 2D ＝12×0.5×(2.91)2 J≈2.12 J，动能增加量ΔE k ＝E k D －0＝2.12 J ．由于存在阻力作用，所以减小的重力势能大于动能的增加．(3)根据表达式mgh ＝12mv 2，则有v 2＝2gh ；当图象的斜率为重力加速度的2倍时，即可验证机械能守恒，而图象的斜率k ＝10.36－5.480.25＝19.52；因此能粗略验证自由下落的物体机械能守恒．[答案] (1)BC (2)2.14 2.12 重物下落过程中受到阻力作用 (3)图象的斜率等于19.52，约为重力加速度g 的两倍，故能验证【例3】 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示．(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m ，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l ＝9.30 mm ；③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s ＝_________cm ；④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt 1和Δt 2；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M ，再称出托盘和砝码的总质量m .(2)用表示直接测量的字母写出下列所示物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v 1＝________和v 2＝________.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1＝________和E k2＝________.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔE p 减＝________(重力加速度为g )．(3)如果ΔE p 减＝________，则可认为验证了机械能守恒定律．[解析] 由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间Δt可从数字计时器读出，因此，滑块通过光电门的瞬时速度为lΔt，由于质量已用天平测出，所以，滑块的动能就是已知数了．测出动能的增加值，测出重力势能的减少值，如果两者在误差允许范围内相等，就验证了机械能守恒定律．[答案](1)③60.00(59.96～60.04)(2)①lΔt1l Δt2②12(M＋m)⎝⎛⎭⎪⎫lΔt1212(M＋m)⎝⎛⎭⎪⎫lΔt22③mgs(3)E k2－E k11．做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的( )a b c dA．a和c B．a和dC．b和c D．b和dD[实验中验证重锤重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，所以需要重锤，为了减小阻力的影响，重锤选择质量大一些，体积小一些的，故需要b，a是不需要的；打点计时器可以直接记录时间，不需要秒表．实验中需要刻度尺测量点迹间的距离，从而求解瞬时速度和下降的高度，故选项D正确，A、B、C错误．]2．在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是( )A B C DD[开始释放时，重锤要靠近打点计时器，纸带应保持竖直方向，故D正确．]3．在验证机械能守恒定律的实验中，与纸带相连的质量为 1 kg的重锤自由下落，打出的纸带如图所示，相邻计数点的时间间隔为0.02 s，g取9.8 m/s2.求：(1)打点计时器打下计数点B 时，物体的速度v B ＝______m/s(保留两位有效数字)；(2)某同学根据纸带上的O 点到B 点的数据，计算出物体的动能增加量ΔE k ＝0.47 J ，重力势能减小量ΔE p ＝0.48 J ，经过多次实验均发现ΔE k 略小于ΔE p ，试分析或解释形成这个现象的原因：__________________________________________________________________________________________.[解析] (1)v B ＝v AC ＝h AC 2T ＝(7.02－3.13)×10－22×0.02m/s≈0.97 m/s. (2)由于重锤下落过程中要克服空气阻力及纸带所受阻力做功，所以下落过程中，重锤的机械能有少量损失，增加的动能总是略小于减少的重力势能．[答案] (1)0.97 (2)由于要克服空气阻力和纸带所受阻力做功，重锤的机械能略减少4．在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器打点时间间隔为T ，某一组同学得到了一条如图所示的纸带，在填写实验报告时，甲、乙两个同学选择了不同的数据处理方法：甲同学测出了C 点到第一点O 的距离h OC ，利用v 2C ＝2gh OC 计算得到了C 点的速度，然后验证mgh OC 与12mv 2C 是否相等． 乙同学测出了A 、B 、C 、D 各点到第一点O 的距离h OA 、h OB 、h OC 、h CD ，利用v B ＝h OC －h OA 2T ，v C ＝h OD －h OB 2T 计算B 、C 点的速度，然后验证了mg (h OC －h OB )与12mv 2C －12mv 2B 是否相等． 请你对甲乙两位同学的做法逐一分析，并对其不合理之处提出完善的解决方法．[解析] 本题主要考查学生对验证机械能守恒定律实验原理的理解．甲同学选择从O 到C 段验证机械能守恒，计算C 点的速度用v 2C ＝2gh OC ，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误．计算v C 可以选择v C ＝h OD －h OB 2T.乙同学选择了从B 到C 段验证机械能守恒，由于B 、C 较近可造成误差偏大，可选择BD 段相对较为合适．[答案] 见解析5．某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，通过实验数据分析，发现本实验存在较大的误差．为此改用如图乙所示的实验装置：通过电磁铁控制的小铁球从A 点自由下落，下落过程中经过光电门B 时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t ，用毫米刻度尺测出AB 之间的距离h ，用游标卡尺测得小铁球的直径d (d ＜h )，重力加速度为g .则小铁球经过光电门时的瞬时速度v ＝________.如果d 、t 、h 、g 满足关系式t 2＝________，就可验证机械能守恒定律．比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是。
高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验验证机械能守恒定律学案新人教版必修2
第九节 实验：验证机械能守恒定律[学生用书P 87]一、实验目的利用自由落体运动验证机械能守恒定律． 二、实验原理1．如图甲所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h 和该时刻的速度v ，以纸带上的第n 个点为例，如图乙中的纸带，打第n 个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度．即v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝h n ＋1－h n －12T.甲 乙2．物体下落的高度为h 时速度为v ，则物体的重力势能减小量为mgh ，动能增加量为12mv 2，如果mgh ＝12mv 2，即gh ＝12v 2，就验证了机械能守恒定律．三、实验器材铁架台(带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源．四、实验步骤1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接．2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．3．选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm 的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为2 mm 的第一个点作为起始点，记作O ，在距离O 点较远处再依次选出计数点1、2、3…4．测距离：用刻度尺测出O 点到点1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h 1、h 2、h 3… 五、数据处理1．计算各点对应的瞬时速度记下第1个点的位置O ，在纸带上从离O 点适当距离开始选取几个计数点1、2、3…并测量出各计数点到O 点的距离h 1、h 2、h 3…再根据公式v n ＝h n ＋1－h n －12T，计算出1、2、3、4、…n点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、v 4、…v n .2．机械能守恒的验证法一：利用起始点和第n 点．从起始点到第n 个计数点，重力势能减少量为mgh n ，动能增加量为12mv 2n ，计算gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的范围内gh n ＝12v 2n ，则机械能守恒定律得到验证．法二：任取两点A 、B .从A 点到B 点，重力势能减少量为mgh A －mgh B ，动能增加量为12mv 2B －12mv 2A ，计算gh AB 和12v 2B －12v 2A ，如果在实验误差允许的范围内gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则机械能守恒定律得到验证．法三：图象法．计算各计数点12v 2，以12v 2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2－h 图线．若在误差许可的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．六、误差分析1．偶然误差：测量相关长度时带来的，减小的方法是多测几次取平均值．2．系统误差：实验过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔE k 必定稍小于势能的减少量ΔE p .再者，交流电的频率f 不是50 Hz 也会带来系统误差．若f ＞50 Hz ，由于速度值仍按频率为50 Hz 计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使E k ＜E p 的误差进一步加大；根据同样的道理，若f ＜50 Hz ，则可能出现E k ＞E p 的结果．七、注意事项1．安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力．2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．3．实验时，应先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落． 4．本实验中的三种验证方法中，均不需要测重物的质量m .5．速度不能用v ＝gt 或v ＝2gh 计算，而应用v n ＝h n ＋1－h n －12T进行测量并计算．对实验操作的考查[学生用书P 88]用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始落下，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．下面列举了该实验的几个操作步骤：A．按照图示的装置安装器件；B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；C．用天平测量出重物的质量；D．释放纸带，同时接通电源开关打出一条纸带；E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；F．根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于重物增加的动能．指出其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤，并说明原因．[解析] 本题是对实验操作步骤的考查．仔细分析可知，步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C 没必要，根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量m，可以约去．[答案] 见解析实验数据分析与处理[学生用书P88]某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度大小为g＝9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示，纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离h A、h B和h C的值．回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)：(1)打点计时器打B点时，重物速度的大小v B＝______m/s.(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据．[解析] (1)打点计时器打B点时重物速度的大小v B＝h C－h A f2＝－－2×502m/s＝3.90 m/s. (2)12v 2B ＝7.61(m/s)2，gh B ＝7.70(m/s)2，因为12mv 2B ≈mgh B ，近似验证了机械能守恒定律，或由12mv 2B <mgh B 得出其他合理的结论也可以．[答案] (1)3.90 (2)见解析[学生用书P 89][范例] 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示．(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m ，将导轨调至水平． ②用游标卡尺测出挡光条的宽度l ＝9.30 mm.③由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s ＝______cm.④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt 1和Δt 2.⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M ，再称出托盘和砝码的总质量m . (2)用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式．①滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v 1＝________和v 2＝________. ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1＝________和E k2＝________.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔE p ＝________(重力加速度为g )．(3)如果ΔE p ＝________，则可认为验证了机械能守恒定律． [解析] (1)距离s ＝80.30 cm －20.30 cm ＝60.00 cm. (2)①由于挡光条宽度很小，因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度，挡光条的宽度l 可用游标卡尺测量，挡光时间Δt 可从数字计时器上读出．因此，滑块通过光电门1和光电门2时的瞬时速度分别为v 1＝l Δt 1，v 2＝lΔt 2.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统的总动能分别为E k1＝12(M ＋m )v 21＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫l Δt 12； E k2＝12(M ＋m )v 22＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫l Δt 22. ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔE p ＝mgs . (3)如果在误差允许的范围内ΔE p ＝E k2－E k1，则可认为验证了机械能守恒定律． [答案] (1)60.00(答案在59.96～60.04之间的，也正确)(2)①lΔt1lΔt2②12(M＋m)⎝⎛⎭⎪⎫lΔt1212(M＋m)⎝⎛⎭⎪⎫lΔt22③mgs(3)E k2－E k1[名师点评] 本实验是验证多物体系统的机械能守恒，采用了气垫导轨，减小了摩擦阻力，提高了实验精度．[学生用书P 89]1．(2015·济宁高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法中正确的是( )A ．要用天平称量重物质量B ．选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好C ．要选用第1、2两点距离接近2 mm 的纸带D ．实验时，当松开纸带让重物下落的同时，立即接通电源解析：选BC.该实验不需要测重物的质量，A 错误．为了减小由于空气阻力带来的实验误差，应选用密度较大的重物，B 正确．为使打第1个点时的速度为零，实验时应先接通电源，让打点计时器打点后再释放重物，选取第1、2点间的距离约为2 mm 的纸带，C 正确，D 错误．2．(2015·邢台高一检测)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，正确的是( )A ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt 计算出瞬时速度vB ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出瞬时速度vC ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v 22g计算出高度hD ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v解析：选D.验证机械能守恒定律，计算速度v 不能用v ＝gt 求解，因为采用此公式就已经默认物体的加速度为g ，故A 错；而v ＝2gh 和h ＝v 22g实际上均可由机械能守恒定律推导得出，故B 、C 均错．只能根据纸带用平均速度法求某时刻的瞬时速度，故D 正确．3．(2015·黄冈高一检测)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中A 、B 两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度．在实验中测得一物体自由下落经过A 点时的速度是v 1，经过B 点时的速度是v 2，为了证明物体经过A 、B 两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是( )A ．用天平测出物体的质量B ．测出A 、B 两点间的竖直距离C ．利用12mv 22－12mv 21算出物体从A 点运动到B 点的过程中动能的变化量D ．验证v 22－v 21与2gh 是否相等解析：选AC.物体重力势能减少量为mgh ，动能增加量为12mv 22－12mv 21，计算gh 和12v 22－12v 21，如果在实验误差允许的范围内gh ＝12v 22－12v 21，则机械能守恒定律得到验证．综上应选A 、C.4．(2015·金陵中学高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz ，重力加速度g 取9.8 m/s 2，重物质量为m .(1)重物在2点的速度v 2＝________，在5点的速度v 5＝________，此过程中动能增加量ΔE k ＝________，重力势能减少量ΔE p ＝________.(2)比较得ΔE k ________ΔE p (填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是______________________．由以上可得出实验结论____________________．(3)根据实验判断下列图象正确的是(其中ΔE k 表示物体动能的变化，Δh 表示物体下落的高度)( )解析：(1)根据匀变速直线运动的规律，可以求出重物在2点的速度v 2＝＋－22×0.02 m/s ＝1.50 m/s 和重物在5点的速度v 5＝＋－22×0.02m/s ＝2.075 m/s ，所以动能增加量为ΔE k ＝12mv 25－12mv 22＝1.03m J ，我们选5点为重力势能参考点，则重力势能减少量为ΔE p ＝mgh 25＝m ×9.8×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2J ＝1.06m J.(2)显然ΔE k <ΔE p ，原因是实验中重物要克服阻力做功．由以上可得出实验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒．(3)物体机械能守恒，应有物体减少的重力势能转化为增加的动能，即ΔE k ＝mg Δh ，可见物体增加的动能与下落的距离成正比，选项C 正确．答案：(1)1.50 m/s 2.075 m/s 1.03m J 1.06m J(2)小于 实验中重物要克服阻力做功 在误差允许的范围内，机械能守恒 (3)C5．(2015·广州高一检测)某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．(1)请指出实验装置中存在的明显错误：________________________________________________________________________________________________________________________________________________. (2)进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应________(选填“A”或“B”)． A ．先接通电源，再释放纸带 B ．先释放纸带，再接通电源(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示．已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O 的距离分别为h 1、h 2、h 3、h 4，打点计时器的打点周期为T .若代入所测数据能满足表达式gh 3＝________，则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的物理量表示)．解析：(1)从图甲中的实验装置中发现，打点计时器接在了“直流”电源上，打点计时器的工作电源是“低压交流电源”．因此，明显的错误是打点计时器不能接在“直流电源”上．(2)为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点，应该先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带．若先释放纸带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下的第1个点的速度不为零．因此，为保证重物下落的初速度为零，应先接通电源，再释放纸带．(3)根据实验原理，只要验证gh n ＝12v 2n 即可验证机械能守恒定律．因此需求解v 3.根据匀变速直线运动规律关系式可得，v 3＝x t ＝h 4－h 22T ，则有12v 23＝12×⎝ ⎛⎭⎪⎫h 4－h 22T 2＝h 4－h 228T2，故只要验证gh 3＝h 4－h 228T2成立，就可验证重物下落过程中机械能守恒． 答案：(1)打点计时器不能接“直流电源”(或打点计时器应接“交流电源”) (2)A (3)18T 2(h 4－h 2)26.(2015·石家庄质检)在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图所示的实验装置，实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于O 点，记下小球静止时球心的位置O ′，在O ′位置放置一个光电门，现将小球拉至球心距O ′高度为h 处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间Δt .该同学测出一组数据：高度h ＝0.2 m ，挡光时间Δt ＝0.005 2 s ，设小球质量为m ，小球直径d ＝1.02 cm ，g ＝9.8 m/s 2.计算小球重力势能的减少量ΔE p ＝______J ，动能的增加量ΔE k ＝________J ，得出的结论：____________________，分析误差产生的原因是________________________________________________________________________．解析：小球重力势能的减少量ΔE p ＝mgh ＝m ×9.8×0.2 J＝1.96m J ，动能的增加量ΔE k ＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2＝1.92m J ，在误差允许范围内，动能的增加量与重力势能的减少量相等，所以在误差允许范围内机械能守恒．由于存在空气摩擦阻力，则小球的实际速度小于理论速度，则导致动能略小于重力势能，所以产生误差的原因为空气对球有摩擦阻力作用．答案：1.96m 1.92m 在误差允许的范围内机械能守恒 空气对球有摩擦阻力7．某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图甲所示．向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．回答下列问题：甲 乙(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能E p 与小球抛出时的动能E k 相等．已知重力加速度大小为g .为求得E k ，至少需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号)．A ．小球的质量mB ．小球抛出点到落地点的水平距离sC ．桌面到地面的高度hD ．弹簧的压缩量ΔxE ．弹簧原长l 0(2)用所选取的测量量和已知量表示E k ，得E k ＝______.(3)图乙中的直线是实验测量得到的s －Δx 图线．从理论上可推出，如果h 不变，m 增加，s －Δx 图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果m 不变，h 增加，s －Δx 图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)．由图乙中给出的直线关系和E k 的表达式可知，E p 与Δx 的________次方成正比．解析：(1)小球抛出时的动能E k ＝12mv 20，要求得v 0需利用平抛知识，s ＝v 0t ，h ＝12gt 2.根据s 、h 、g ，求得v 0＝sg2h，因此，需测量小球质量m 、桌面高度h 及落地水平距离s . (2)小球抛出时的动能E k ＝12mv 20＝mgs24h.(3)弹簧的弹性势能E p ＝E k ＝12mv 20＝mgs 24h ，即s ＝2hE pmg，根据题给的直线关系可知，s与Δx 成正比，而E p 与s 2成正比，故E p 应与Δx 的2次方成正比，则s ∝2h mgΔx ，s －Δx 图线的斜率正比于 hmg，如果h 不变，m 增加，s －Δx 图线的斜率将会减小；如果m不变，h 增加，则s －Δx 图线的斜率会增大．答案：(1)ABC (2)mgs 24h(3)减小 增大 28.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需测量的物理量有________．(在横线上填入选项前的编号)①物块的质量m1和m2；②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度．(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小．以上建议中确实对提高准确程度有作用的是________________________________________________________________________．(在横线上填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：________________________________________________________________________ 解析：(1)通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和B上升的距离及时间．所以选①②或①③.(2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；绳子长度和两个物块质量差应适当．所以选①③.(3)多次取平均值可减少测量误差，绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度的准确度．(实验过程中，滑轮也会转动，其能量同样来源于A、B组成的系统，故应减小滑轮的质量) 答案：(1)①②或①③(2)①③(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”“选取受力后相对伸长量尽量小的绳”“尽量减小滑轮的质量”“对滑轮转动轴进行润滑”“选择质量相对较大的物块A、B”等等．。
高中物理5.9实验：验证机械能守恒定律教案新人教版必修2
课题§5.9实验：考证机械能守恒定律课型新讲课（2课时）教学目标知识与技术1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度．2．掌握考证机械能守恒定律的实验原理．过程与方法经过用纸带与打点计时器来考证机械能守恒定律，体验考证过程和物理学的研究方法．感情、态度与价值观经过实验考证，领会学习的快乐，激发学习的兴趣；经过亲身实践，建立“实践是查验真谛的独一标准”的科学观．培育学生的察看和实践能力，培育学生脚踏实地的科学态度．教学教课要点重掌握考证机械能守恒定律的实验原理．点教课难点、考证机械能守恒定律的偏差剖析及如何减小实验偏差的方法．难点教学研究、讲解、议论、练习方法教教具准备重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻学度尺、小夹子．手段教课活动学生活动[新课导入 ]师：上一节课我们学习了机械能守恒定律， 我们第一采复习一下什么叫做机械能守恒定律 ?生：在只有重力或弹力做功的物系统统内，动能与势能能够互相转变，而总的机械能保持不变．这叫做机械能守恒定律．师：机械能守恒的条件是什么 ?生：只有重力和弹力做功．师：自由落体运动中机械能能否是守恒?生：自由落体运动中物体只遇到重力的作用，这个过程只有重力做功，因此机械能是守恒的．师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的详细表达式，能够依据什么来进行推导呢 ?生 1：能够经过牛顿运动定律进行推导． 生 2：能够依据动能定理进行推导．(投影展现与一个自由落体运动有关的题目，从题目中知道有关的物理量，让学生疏别依据牛顿运动定律和动能定理推导机械能守恒定律， 再一次熟习这个定律， 并为本节课的教课打下基础 ) [新课教课 ]1、推导出机械能守恒定律在本实验中的详细表达式。
在图 1 中，质量为 m 的物体从 O 点自由着落，以地作零重力势能面，着落过程中随意两点 A 和 B 的机械能分别为：E A = 1 mv A2mgh A ，E B = 1 mv B2mgh B22假如忽视空气阻力，物体着落过程中的机械能守恒，于是有E A =E B ，即1mv A 2mgh A =1mv B 2mgh B22上式亦可写成1mv B 2 1 mv A 2 mgh A mgh B2 2该式左侧表示物体由A 到B 过程中动能的增添，右侧表示物体由 A 到 B 过程中重力势能的减少。
实验验证机械能守恒定律说课【公开课教学PPT课件】高中物理
让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，
若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，
即
1 mv2 mgh 2
，但直接测量摆球到达B点的
速度v比较困难。可以取同样的小球2号放置在
B点，与单摆小球发生对心碰撞、速度交换，
再利用平抛的特性来间接地测出v。
M 最高点 最低点 水平位移 势能减少量 动能增加量
1.尝试设计验证机械能守恒 定律实验方案 。 2、经历验证机械能守恒定 律的过程,学会对数据进行 处理的方法。
律。
实验误差的分析
高一学生思维具有单一性、定势性， 教学过程中我引导学生讨论和思考， 把突破难点的过程当成巩固和加深 对旧有知识应用的过程，当成培养 学生分析能力的过程。
04 4.学法教法
机械能守恒定律等定理、定律; 知道功是能量转換的
量度以及机械能守恒的条件。
02
能力层面
具备一定的实验操作、运动情境分析、数据处理能力。
但是对于实验设计还缺乏全面的和理性的认识。科学
探究的理论分析能力和拓展性推理能力还较弱。这是
本节课教学的主要困难。
02 2.教学目标
A
B
C
知识与技能
1、 会计算物体运 动的速度; 2、掌握验证机械能 守恒定律的实验原 理。
希望能在我的引导 下，实现教与学互 动，使学生真正成 为了课堂的主人。
1 教 法： 教学方法：实验探究法、分析法讨论法 教学手段：分组实验、演示实验计算机 多媒体教学，PPT课件
2 学 法： 引导学生在探究中学习，在讨论中
突破难点。
教学中以学习研究物理问题的方法为基础，掌握知 识为中心，培养能力为方向，紧抓重点突破难点，设计 了如下的教学程序：
高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律课堂探究学案新人教版必修2
第九节 实验：验证机械能守恒定律课堂探究探究一 实验注意事项1．先接通电源打点，后释放纸带。
2．选取纸带：(1)选择开始的一段时，要验证的是12mv 2n ＝mgh n ，必须保证纸带上的第一点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为h ＝12gt 2＝12×10×(0.02)2 m ＝2 mm 。
(2)选择运动中的一段时，要验证的是12mv 2m －12mv 2n ＝mgh mn ，这时选择纸带不需要满足前两点间距为2 mm 。
3．计算速度时不能用v ＝gt 或v ＝2gh ，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。
4．测量下落高度时，为减小实验误差，后边的点应距起点O 较远，在测量各点到O 点的距离时，应当用刻度尺从O 点量起，一次性读出各点到O 点的距离。
探究二 数据处理1．求瞬时速度由公式v n ＝h n ＋1－h n －12T可以计算出重物下落h 1、h 2、h 3…的高度时对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…2．守恒验证方法一：利用起始点。
利用起始点和第n 点计算。
代入gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的范围内，gh n ＝12v 2n ，则机械能守恒定律得到验证。
方法二：任取两点。
(1)任取两点A 、B ，测出h AB ，求出gh AB 。
(2)求出A 、B 两点的瞬时速度，求出12v 2B －12v 2A 的值。
(3)如果在实验误差允许的范围内，gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则机械能守恒定律得到验证。
方法三：图象法。
从纸带上选取多个点，测量从第一个点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2-h 图线。
若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律。
探究三 误差分析1．测量长度会带来偶然误差。
减小偶然误差的办法：(1)测距离都应从O 点测起；(2)多次测量取平均值；(3)选取的计数点应尽可能离O 点远些，以减小相对误差。
高中物理5.9实验 验证机械能守恒定律教案人教版必修2
实验:验证机械能守恒定律★新课标要求（一）知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
（二）过程与方法通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
（三）情感、态度与价值观通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。
培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。
★教学重点掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
★教学难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
★教学方法教师启发、引导，学生自主设计实验方案，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。
★教学工具重物、电磁打点计时器以及纸带，复写纸片，低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子。
★教学过程（一）课前准备教师活动：课前布置学生预习本节实验。
下发预习提纲，重点复习下面的三个问题： 1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。
在图1中，质量为m 的物体从O 点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A 和B 的机械能分别为： EA =A A mgh mv +221， EB =B B mgh mv +221 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有E A =E B ，即A A mgh mv +221=B B mgh mv +221上式亦可写成B A A B mgh mgh mv mv -=-222121 该式左边表示物体由A 到B 过程中动能的增加，右边表示物体由A 到B 过程中重力势能的减少。
等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。
为了方便，可以直接从开始下落的O 点至任意一点（如图1中A 点）来进行研究，这时应有：mgh mv A =221----本实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在A 点的瞬时速度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
第九节验证机械能守恒定律
设计思想 本节教学内容的基本特点：设计实验，通过实验数据的处理来验证前一节所学内容。 本节内容在章或单元中的地位：本节内容是在前一节《机械能守恒定律》以后紧跟上的一节，让学生过自己动手设计实验来验证：一个质点如果只有动能和势能的转化，那么该质点的机械能保持不变。应该来说，与前面一节密不可分，如果学生通过自己亲自实验，发现确实是这样的，那么学生们对机械能守恒的条件就会深信不疑，从而比较轻松而牢固地掌握该定律。而根据新一轮基础教育课程改革精神，培养学生热爱科学，培养
学生的实验动手能力、培养学生创新精神和创新能力，是物理教学的重要
任务。因此本节内容应该是全章重点之一。
根据教学的总体目标，根据学生的情况和教学资源，本节课主要采用
的教学方式：对于物理基础较好的学生，除了教材上以物体做自由落体运
动来验证以外，引导学生讨论，还可以运用什么模型、通过什么方法、需
要测量哪些物理量、怎样验证。
教学目标
知识与技能： 1、通过实验验证机械能守恒定律
2、进一步掌握打点计时器的使用方法。
3、掌握匀变速直线运动瞬时速度的计算方法。
过程与方法：实验教学法、启发式教学法
情感态度与价值观：培养学生认真的科学态度、严谨、有序的思维习惯、
培养学生勤于思考的学习习惯，帮助学生树立爱科学、崇尚科学的信念。
教学重点 验证机械能守恒的实验原理、实验设计、操作、实验数据处理。
教学难点 实验设计思路、瞬时速度的测定及实验数据的采集与处理、实验误差分析
教学资源 教材、实验器材
教法设计
启发式教学、实验动手操作
教学过程
教师活动 学生活动 设计
意图
2
新课教学
二、实验：验证机械能守恒定律 1、 实验原理：当物体做自由落体运动时,只有重力做功时,增加的动能应等于减少的重力势能,即验证|ΔEk|=|ΔEp|。也就是说有：221mv=mgh成立 2、 实验装置： 3、 引导学生分析，这个实验中要测量的物理量有哪些？ 老师反问或点评：重物质量m不需要测量。 因实验中要测重锤下落的高度h和下落过程中的速度v,故采用“留迹法”记录下重锤下落过程中的各个位置，打点计时器、纸带等装置作用即在此,因该实验中比较的是重锤自由落下一定高度时的ΔEk和ΔEp的大小关系,因而需要记下重锤下落的初始位置.实验时先用手提着纸带,使重物静止在靠近打点计时器的地方,然后给打点计时器接通电源,待振动稳定时再放开纸带. 学生动脑思考 学生可能会回答：需要测量的物理量：下落高度h、下落到该高度时重物的速度v以及重物质量m。 让学生体会数据如何处理？
促进
学生
开动
脑筋
3
4、 实验数据处理： 提问：（1）怎样测重锤下降高度h？ （2）怎样测重物下降到此处的瞬时速度v？ 听取完学生讨论及回答后老师讲述： 为使实验原理更简单,让振针打第一个计数点的初速度为零，须挑选纸带上第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带，在纸带上记下该点的位置O，并在纸带上从离位置O较远处开始依次选取几个连续的点1、2、3„„并用刻度尺依次测出各点到位置O的距离.如图所示，这些距离就是重锤从静止开始运动到点1、2、3„„时下落的高度h1、h2、h3„„利用匀变速直线运动的物体中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度求出各点对应的重锤速度nv=Thhnn211，比较重锤下落各不同高度时增加的动能221nmv和减少的重力势能mgh是否相等，从而验证机械能是否守恒. 5、实验误差分析： 提问还可以怎样处理数据？ 此实验中：得出的动能增加量221mv与重力势能减少量mgh谁大谁小？为什么？ 学生讨论 学生回答：既然实验都是有误差的，所以 有的同学说221mv>mgh，有的说
渗透
物理
学实
验研
究过
程
4
此时，两派学生必然要激烈辩护，当然有一部分同学就开始积极思考了。此时老师阐述正确观点。让学生知道为什么221mv
学生
分析
实验
误差
养成
良好
习惯，
实验
以后
得到
什么
结果。
掌握
重点、
突破
难点
5
0.125 0)/(2×0.04) m/s=1.943 8 m/s
则物体从开始下落到打B点增加的动能为
2
2
1
BK
mvE
=(1.943 8)2m/2 J= 1.8
89m .
(3)在实验误差允许的范围内重锤重力势能
的减少量等于其动能的增加量，故重锤机械
能守恒.
总结 :重锤减少的重力势能略大于其增加
的动能的原因是：重锤在下落时要受到阻力
的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力,空
气阻力等),重锤克服阻力做功要损失一部
分机械能.
板书设计
课题：验证机械能守恒定律
一、实验原理：当物体做自由落体运动时,只有重力做功,增加的动能应等
于减少的重力势能,即验证|ΔEk|=|ΔEp|.
二、实验装置：（见课本）
三、实验数据记录与处理：
四、实验误差分析：
五、巩固练习------重点掌握、难点突破