学生实验教学设计第二课时

《实验：验证机械能守恒定律》教学设计

设计思想

高三教学中，以往比较重视实验结果，而轻视过程，针对学生背实验，记实验现状；在新课程三维目标教学理念的指导下，我将突破以教师为中心，开展以学生实验为中心，以教师引导、小组合作为主要方式的实验探究。实验教学注重学生学习过程的体验。培养学生善于提出实验需要研究的问题，尝试对物理实验结果进行预测判断，主动思考解决问题的办法，灵活地应用物理学的思想与方法有效地解决问题，能正确地表述实验结果，并对实验数据和结果进行科学地分析和评估。 教材分析

机械能守恒定律在物理学理论和应用方面十分重要，是高中物理的重点内容，为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下基础，起到了承上启下的作用。但这种思想和有关的概念、规律，由于其抽象性强，学生要真正的掌握和灵活运用还是很困难。本节内容安排在学习机械能守恒定律之后，目的是为了使学生在理论上对机械能守恒定律有所了解的基础上，通过实验测量及对实验数据的分析处理，对机械能守恒定律及条件有深刻的认识。

学情分析

学生已经掌握了动能、重力势能等概念以及动能定理、机械能守恒定律等定理、定律；知道功是能量转换的量度以及机械能守恒的条件。学生已具备一定的实验操作技能，会用打点计时器等实验仪器。具备一定的数据处理能力。因此，在本节的教学中，应注意知识的深化和科学研究方法、情感态度的教育，避免知识的简单重复和没有新意。

教学目标：

（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。

教学方式：

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。

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教学用具：

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。

教学流程图

复习回顾，新课引入

师生互动，学生分析讨论

学生数据处理方法探究

学生分组实验

得出实验结论

误差分析

教学过程

能力提升训练

（一）复习回顾

1、什么叫做机械能守恒定律? 2、机械能守恒的条件是什么? （二）新课教学

小实验引入实验教学

教师活动：在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题（多媒体投影）：

1、是否需要测量重物的质量？选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？

2、在安装打点计时器时应注意什么？为什么？

3、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

4、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？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？

5、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？可不可以回避此问题？

学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出组代表发表见解。

1、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，12ghn就行了。

而只需验证vn22、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。

3、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。

4、这个同学的看法是正确的。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。

5、因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 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 =0.02 s.可以回避

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我们可以选取A、B 两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0

势能点，则需验1212证：vBvAghAB即可。

22教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难。

学生活动：学生进行分组实验。数据处理方法讨论，得出实验结论；学生进行误差分析，总结如何减小误差。

教师活动：多媒体投影学生实验数据，及处理过程。总结提炼学生观点，适当发问。

（三）课堂提升训练

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 。

12、在验证机械能守恒定律时，如果以为v2纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出2的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。

板书设计

实验：验证机械能守恒定律

一、实验方法

验证自由落体运动中机械能守恒

二、要注意的问题

三、速度的测量

四、描点作出v2h图线

五、实验的误差来源

作业设计

在验证机械能守恒定律的实验中，使质量m＝0.30 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，已知打点计时器每隔T＝0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2. (1)同学甲选取一条纸带如图所示，在点迹较清晰的部分选取某点O作为起始点，图h1＋h2中A、B、C、D为纸带上选取的四个连续点．根据vC＝计算出C点的速度，然后2T利用mgh＝1mv 2C验证机械能守恒定律，这样处理存在的错误是2___________________________．

(2)同学乙利用同学甲的纸带测量出：OB＝15.55 cm，OC＝19.20 cm，OD＝23.23 cm.根据测量数据计算重物和纸带下落的加速度a＝________m/s2，进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力Ff＝________N.

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(3)同学丙通过实验得到一条纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以1v2为纵轴画出了如图6所示的图线，图线未过原点O.2试分析同学丙在实验操作过程中可能出现的问题是_____________________．

（3）某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v．各计数点对应的数据见下表

数点

1 2 3 4 5 6 7 0.30.30.40.40.50.60.6h/m 17 68 23 81 4 05 76 v/m·s2.42.62.82.93.6－1 75 5 25 25 3.1 3.4 25 v2/m2·6.17.07.98.59.611.13.s－2 26 23 81 56 1 56 14

请在坐标图中，描点作出v2 - h图线；由图线可知，重锤下落的加速度g′

= ________ m/s2（保留三位有效数字）；若当地的重力加速度g = 9.80 m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是_____________________．

教学评价：

现在我校在物理教学中对实验探究的重视程度都有所提高。学生的实验操作能力也较前几届有所增强。这对提高我校物理的教学质量，培养学生的能力，有着很好的促进

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作用。验证机械能守恒的数据处理方法有很多种；鼓励学生用图像法来验证，画出图像，讨论其纵坐标，横坐标，化曲为直思想。以及斜率的物理意义，有无过原点，从图像总结实验结论；误差分析，操作有无错误。让学生学会推广实验图像。回顾这节课，我深刻地悟出了这样的道理，教师的作用不是告诉学生什么，而是恰到好处地引导学生自己去探究去思考！

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