9.实验：验证机械能守恒定律优质课教案整理

第九节 实验：

验证机械能守恒定律

设计思想

教学目标

教学重点

教学难点

教学资源

教法设计

教学过程

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，让学生通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设计实验、操作实验，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：引导启发式、实验操作法、小组交流合作，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。

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。

验证机械能守恒的实验原理、实验设计、操作、实验数据处理。

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

教材、实验器材

启发式教学、实验动手操作

教师活动

学生活动

设计意图

温故知新 回顾美

一、

师：上节课我们学习了机械能守恒定律，本节课我们通过实验来验证机械能守恒定律。现在让学生回顾上节课内容。

学生活动：让某个上台展示导学案【知识回顾】部分

情景设置 引入美

师：

生活中我们常见的哪些运动符合机械能守恒定律? 生：竖直上抛运动、斜抛运动、自由落体运动、摆球运动等

师：（图片展示）以上运动中，我们采用哪种运动验证机械能守恒定律最简单？

生：自由落体运动

师：好，今天我们就借助自由落体运动验证机械能守恒定律。

引导分析 形成美

二、实验：验证机械能守恒定律

新

课1、实验原理：当物体做自由落体运动时,只有重力做功教时,增加的动能应等于减少的重力势能,即验证|ΔEk|=学

1|ΔEp|。也就是说有：

mgh=mv2-0成立

22、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？需要哪些器材？

生：需要测量下落高度及某点的瞬时速度

生：需要的器材有：重锤、打点计时器、纸带、铁架台交流电源、铁架台、毫米刻度尺

4、实验过程中应注意哪些？

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。

促进学生开动脑筋

学生活动：学生展示导学案中【探究案】部分

老师点评并提问：重物质量m需要测量吗？

生：不需要

师：为什么？

生：依据ΔEP减=ΔEk增

，可得mgΔh=mv2/2即gh= v2/2, 发现质量约掉，故与质量无关。

师：很好！同学们现在就依据实验步骤来做实验。

合作探究 寻找美

学生活动：依照大屏幕上的实验步骤进行实验操作。

师：大屏幕展示实验步骤

A、把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与交流电源相连接；

B、把纸带固定在重锤上； C、将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提,使重锤停在靠近打点计时器的地方； D、接通电源，然后释放纸带；

E、断开电源，更换纸带。选出前两个点间距离接近2mm的纸带。并在第一个点处标出计数点0，稍远较清晰的点迹上标出计数点 1、2、3、4、5。 F、用刻度尺量出所选取的计数点到第一个点0之间的距离

G、

依据

ΔEP减=ΔEk增得 gh=v2/2进行验证 师： 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.

让学生体会数据如何处理？

学生讨论

渗透物理学实验研究过程

养成良好习惯，实验以后得到什么结果。

5、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,让打点计时器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vn=hn1hn1，2T比较重锤下落各不同高度时增加的动能

12mvn和减少的重力势能mgh是否相等，2从而验证机械能是否守恒.

两名学生展示数据处理结果，发现实验数据gh和v2/2非常接近，因此得出实验结论。即

6、实验结论：在误差允许的范围内重锤的机械能是守恒的

平等对话 享受美

7、实验误差分析：

1此实验中：得出的动能增加量mv2与重力势能减少量2mgh谁大谁小？为什么？

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

让学生思考，这个实验的结论如何？

学生回答：既然实验都是有误差的，所以

有的同学说12mv>mgh，2有的说12mv

2

拓展学生的思维

引导学生分析实验误差

采用现代化的教学手段，直观性更强。

1么mv2

2

教师引导:利用该纸带，在数据处理上还有哪些办法可以验证机械能守恒呢？

1学生1回答：由于要验证mv2和mgh相等，我们可以用22描点法做出v/2和h的图像，若得出斜率接近g，即可验证物体机械能守恒。

学生练习

突出重点、突破难点

学生2回答：任意取纸带上的两点A、B，量出它们之间的距离，再求出两点的瞬时速度。若能得出mghAB=1/2mvB2-1/2mvA2即ghAB=1/2vB2-1/2vA2 近似相等，也可证明物体的机械能守恒。

师：很好！当然，验证机械能守恒定律的实验设计有好多种。今天老师就用一种更直观的办法来验证机械能守恒，即摆锤法。我们用DIS展示。播放提前录制好的视频---学生亲自操作，计算机及时计算结果。观察数据发现摆锤下落过程中的机械能守恒。再次验证在只有重力做功的前提下机械能守恒。

三、小结：

教师引导学生小结。

创造展示 提升美

四、巩固练习------重点、难点、疑点剖析

1．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中需要测量的有(

) A．重物的质量

B．重力的加速度

C．重物下落的高度

D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度

2．在验证机械能守恒定律的实验中：

(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为

______．

A．打点计时器(包括纸带)

B.重物

C．天平

D.毫米刻度尺 E．秒表

F．运动小车

(2)打点计时器的安装放置要求为__________；开始打点的时候，应先_______，然后再____________ (3)选择下列正确的实验步骤，并按次序排列为________．

A．用天平测出重锤的质量[来源:学XXK]

B．把打点计时器竖直地夹稳在铁架台上

C．接通电源，松开纸带

D．松开纸带，接通电源

E．用停表记下重锤下落的时间

F．取下纸带，重复上述实验3次

G．将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器并用手提住，使重锤靠近打点计时器

H．选取理想纸带，对几个方便的点测量并计算，看1mgh和mv2是否相等

2实验目的

实验原理板书设计

实验：机械能守恒定律实验器材

实验步骤

误差分析