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文本内容:
验证机械能守恒定律
一、教学目的.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.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..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.验证机械能守恒定律的实验原理.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.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0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•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()点至任意一点(如图1中A点)来进行研究,这时应有-mV;=mgh——本实验要验证的表达式,式中h是物体从点下落至A点的高度,%是物体在A点的瞬时速度.如何求出A点的瞬时速度L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点的瞬时速度图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况从0点开始依次取点123”.…图中S.S2S3……分别为0〜2点,1〜3点,2〜4点……各段间的距离根据公式心十,t=2X
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123……各点相对应的即时速度区v2V
3.例如量出〜2点间距离S则在这段时间里的平均速度%=》这就是点1处的瞬时速度Vlo依次类推可求出点23……处的瞬时速度V2V3……o.如何确定重物下落的高度?图2中L必h3……分别为纸带从0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.该实验中选取被打点纸带应注意两点一是第一点0为计时起点,0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..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gv;=g4就行了.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.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.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O
(2)在验证机械能守恒定律时,如果以\//2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘
(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Si、S
2、S
3、SkS
5、Ss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,0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0点的长度已在图上标出,单位为亳米,重力加速度取
9.8m/s\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=Jo
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Jo
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点的过程中图4得到的结论是o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.3Ss+S5+S4-S3-S2-S./9T2S5+Se/2T
1、
5.4
①
1.
1750.
690.69
②
0.69
③机械能守恒。