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文本内容:
4.52019-2020年高中物理
4.5《验证机械能守恒定律》教案粤教版必修2
一、教学目的1.知识与技能1知道机械能守恒定律的内容和意义.应向学生说明定律有两层意思一是动能和势能可以相互转化,二是总机械能守恒.2知道机械能守恒的条件只有重力和弹力做功,只发生动能和势能的相互转化.
(3)通过验证机械能守恒定律进一步加深对机械能守恒条件的理解2.过程与方法1通过这个开放型实验,了解学生对所学知识的掌握和灵活应用程度,了解学生对实验仪器的作用和使用的掌握情况.2根据学生设计的实验方案,了解学生对机械能守恒条件的理解程度,学会怎样减小实验误差.3通过实验,使学生学会处理和解决实际问题的一般思路和方法.3.情感、态度与价值观1通过这个开放型实验,培养学生的创新意识和探索能力.2通过汇报与交流,使学生了解实验方案的不足,实际操作的不便,促使学生对实验方案和实验步骤进行改进,提高实验的准确性.
二、教学重难点1.验证机械能守恒定律的实验原理2.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
三、教学过程
(一)复习知识,引入新课1.机械能守恒定律在本实验中具体表达式在图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=EB=如果忽略空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有EA=EB,即=上式亦可写成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----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,VA是物体在A点的瞬时速度2.如何求出A点的瞬时速度VA?根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度VA图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况从O点开始依次取点123……图中S1,S2,S3,……分别为0~2点,1~3点,2~4点……各段间的距离根据公式,t=2×
0.02S纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是
0.02S可求出各段的平均速度这些平均速度就等于是1,2,3……各点相对应的即时速度V1,V2,V3,…….例如量出0~2点间距离S1,则在这段时间里的平均速度,这就是点1处的瞬时速度V1依次类推可求出点23……处的瞬时速度V2,V3,……3.如何确定重物下落的高度?图2中h1h2h3……分别为纸带从O点下落的高度根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律
(二)进行新课做实验之前,强调如下几个问题1.该实验中选取被打点纸带应注意两点一是第一点O为计时起点,O点的速度应为零怎样判别呢?因为打点计时器每隔
0.02S打点一次,在最初的
0.02S内物体下落距离应为
0.002m所以应从几条纸带中选择第
一、二两点间距离接近两年2mm的纸带进行测量;二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点,每相邻两点时间间隔t=
0.02S.2.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值,所以不必测量物体的质量m,而只需验证就行了3.打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用4.实验时,必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落5.测量下落高度时,都必须从起始点算起,不能弄错为了减小测量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些然后学生进行分组实验
(三)小结
(四)课外作业
(1)为进行【验证机械能守恒定律】的实验,有下列器材可供选用铁架台,打点计时器,复写纸,纸带,秒表,低压直流电源,导线,电键,天平其中不必要的器材有;缺少的器材是
(2)在验证机械能守恒定律时,如果以v2/2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线应是,才能验证机械能守恒定律,其斜率等于的数值
(3)在做“验证机械能守恒定律”的实验时,用打点计时器打出纸带如图3所示,其中A点为打下的第一个点,
0、
1、2……为连续的计数点现测得两相邻计数点之间的距离分别为s
1、s
2、s
3、s
4、s
5、s6,已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为_________在打第5号计数点时,纸带运动的瞬时速度大小的表达式为________要验证机械能守恒定律,为减小实验误差,应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象
(4)某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg
①打点计时器打出B点时,重锤下落的速度VB=m/s,重锤的动能EkB=J
②从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为J
③根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出B点的过程中,得到的结论是(参考答案
(1)不必要的器材有秒表、低压直流电源、天平缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺
(2)通过原点的直线、g.3S6+S5+S4-S3-S2–S1/9T2S5+S6/2T
1、
5.
41.
1750.
690.
690.69机械能守恒hhAhB图1图201234S1S2S3h1h2h3h4图3EMBEDPBrush图4。