学生实验PPT专用教学设计内容

《实验：单摆抛体法验证机械能守恒定律》说课稿

河北省唐山市丰南区第一中学

赵亚

我说课的题目是“单摆抛体法验证机械能守恒定律”，选自高一物理必修2的第7章第9节，下面我对这节课分七部分进行说明：教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法学法、教学过程和设计意图以及教学反思与个人评价。

一、教材分析

首先要说明本节课用来验证机械能守恒定律的实验与课本提供的方案“小球自由落体法”不同，我们准备采用的方案是“单摆抛体法”的设计方案。可以说源于课本而又高与课本，对实验进行了创新设计。

教材提供的方法虽说操作、原理均比较简单，但利用打点计时器打出纸带进行计算这一环节对学生要求较高，比较繁琐，并且考虑到一些教学条件比较差的地区，学生无条件或不能够经常使用打点计时器，而利用上述提到的单摆抛体实验装置，生活中常见器物即可进行简易验证。

近几年高考对实验的考查趋向于“新装置验证旧结论”或“旧装置验证新结论”，着重实验的创新和设计，对教师和学生提出高的要求，所以平时的实验课趋向“一个实验多种方案”，并在此基础上不断改进和完善实验的各个环节，尽可能朝着“实验操作越简单、实验原理越好理解、实验数据越易测量、实验结果越易计算”方向发展！

二、学情分析

学生通过前面的学习，已经理解了机械能守恒定律的内容以及平抛运动的规律，本节课着重于让学生通过简单的实验装置和原理来更

好体会机械能守恒定律，提高动手能力，并且对如何提高实验的准确性提出可行性方案，优化实验设计。

三、教学目标

1. 知识与技能

（1）理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。

（2）知道实验中选取测量点的有关要求，掌握间接通过平抛测量小铁球速度的方法。

（3）能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。

（4）能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。

2. 过程与方法

通过验证机械能守恒定律，体验验证过程与物理学的研究方法。

3.情感、态度与价值观

通过亲自实践，培养学生观察和实践能力，培养学生实事求是的态度和正确的科学观。

四、教学重难点

（1）理解实验原理、实验方案以及设计思路。

（2）实验操作以及记录和处理数据。

（3）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。

五、教法学法

1．采用列举实例，具体情况具体分析的方法，得出机械能守恒的条件。

2．通过简单实验示范，引导学生如何验证机械能守恒。

3．采用师生共同演绎推导的方法，明确验证实验的原理。

主要采用了讲授法、分组实验法、讨论交流法、相结合的教学方法。

六、教学过程和设计意图

教学过程

设计意图

1.通过简单一、导入新课

上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守复习上节课恒定律的条件和公式。这节课我们通过设计一个创新实验学习的机械——利用单摆和平抛知识来验证一下机械能守恒定律。

二、进行新课

实验目的：

通过单摆平抛法，验证机械能守恒定律。

掌握间接测量速度的方法。

实验原理：

在忽略空气阻力的情况下，小球在做单摆运动时机械能守恒。如图1所示，将小球从距离地面h高度处的A点由静止释放，假设到达最低点O点时速度为v，O点距地面高度为h1，此时将细绳断开小球将做平抛运动，抛出的水平距离记为s，由上述可知：

图1 能守恒条件和内容，为本节实验的进行奠定基础。

2.教师通过简单的板书示意告诉学生本实验准备如何进行，并将实验原理与学生一起推导出来。

12mghh1mv2（1）

1h1gt22（2）

（3）

svt4h1hh1s2将（2）式和（3）式代入到（1）式即可得：

（4）

3.这一环节的设置旨在本实验只需验证（4）式成立，即可验证机械能守恒。

实验器材：（实验器材根据提供物品自行选择安装）

铁架台（2个）、细绳、细线、细塑料条、不同高度木块多提高学生动个、完全相同小铁球多个、电热丝、火柴、刀片、重锤线、手动脑能力，刻度尺、白纸、复写纸、电源等。

实验活动环节：

1.学生分组进行实验器材的组装，然后分组汇报组装结果。

对实验中可能出现的问题自行提供解决方案。

2.实验本着“实验操作越简单、实验原理越好理解、实验

数据越易测量、实验结果越易计算”原则，综合评定出哪

一个小组设计的方案较合理。

3.选定一个合理的方案进行实验，对于可能遇到的问题进

行分组讨论。

以下是综合评定后的实验方案及遇到问题提出的解决方

法：

图2

4.确定M点时，学生以往没有做过类实验安装如图2所示，将铁架台固定在桌上，取两根水平杆固定在支架上，然后把单摆挂在最上方水平杆上，

单摆初始释放时高度不好测量。学生想到的方法是用另似处理，教师外一根水平杆作为初始释放时的参考杆，只需测量杆距离可以提出此地面高度即可，并且通过改变杆的高度，改变小球释放时方案供学生的倾角，便于多次进行实验，还有同学提出用竖直的白板参考。

做上标记用作参考。

做实验时，在最低点切断单摆线时不易断或时间较长。

学生提出的解决方案有单摆用的线尽可能细，刀片容易割

断，或者用细的塑料条，用电热丝或火柴可以很快烧断。

应用重锤线原理确定白纸上的O点，多次实验后发现，

小球砸在白纸上不同的点，为了确定M点位置，测量OM距

离S,可以将多次实验的落点用最小圆圈起来，将中心作为M点，提高实验的准确性。

实验数据测量：

初始位置距离地面高度h 、最低点到O点距离h1 、水平距

离s

改变初始位置的高度h,多次测量。每一个固定高度h下多

测几次确定M点位置，从而获得水平距离s，最后取平均值

减小实验误差。

实验数据处理：

表1

5.学生通过做实验发现实验中遇到的问题，从而

4h1(h-h1)/m2

h/m

h1 /m

s/m

s/m

22可以对误差分析更加到位，并对减小误差提出可行性方法，锻炼学生思维能力。

1

2

3

产生误差原因分析：（思考出几条，请写出几条）

表2

误差原因

为减小误差操作时应注意方面

1

2

3

4

空气阻力的影响

摆线不易烧断或切断

测量误差

确定M点时不准确

选择体积小密度大的铁球

让电热丝足够热，摆线用细塑料条

规范使用刻度尺，多次测量求平均值

找圆心法多次测量求平均位置

结论：

在误差允许范围内，单摆摆动过程中机械能守恒

。

实验的改进与拓展：

为了减小实验的误差，以及烧断摆线时带来的不便，

可以对实验进行改进与拓展，这一环节需要有教师的协助提出方案，我们可以用完全相同的小铁球和木块来完成实验，实验装置如图3所示：

6.由于高一

在单摆小球的平衡位置正下方O点放置一个一定高度图3 的学生并不具备动量守恒的知识，碰撞过程速度发生转移，所以本环节实验的拓展需要老师做简单解释和演示，但可以为同学们日后高二的学习的木块，木块上放置一个完全相同的小铁球2号，当单摆埋下伏笔，培小球1号自高度h由静止释放时，到达最低点时与木块上养他们综合小铁球2号发生对心弹性碰撞，这个过程可认为系统机械拓展联想的体会实能守恒，结合上动量守恒知识可以知道，单摆小球速度减能力，验的巧妙性和实用性。

为零，木块小球以单摆小球在最低点的速度v水平抛出做平抛运动。

实验计算原理不变，仍然只需验证（4）式成立即可。通过2号小铁球理论上实现了小球速度的传递，可以说提供了一种间接测量速度的方法，简单易行，既验证了单体机械能守恒同时验证了两个小铁球组成的系统机械能守恒。

七、教学反思与个人评价

本节课用来验证机械能守恒定律的实验与课本提供的方案“小球自由落体法”不同，我们采用的方案是“单摆抛体法”。通过设计一个创新实验，学生和教师对其改进和拓展，打破了课本现成实验方案，满足了学生在不同特定要求和条件下选择不同实验装置，有助于培养学生的实际能力和创新能力，更有效训练学生思维的广阔性和知识综合性。

实验过程中遇到很多实际性问题，对问题的解决过程很好的锻炼了学生们的思维能力和动手能力。整个实验的设计简单明了，方案明朗，后续的改进拓展实验拓展了学生的视野，对教师和学生在知识讲授和理解上提出较高要求。