学生实验教学内容概述

《验证机械能守恒定律》教学设计

【目标要求】

一、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，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。

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。

二、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。

三、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。

【教学重点】

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。

【教学方法】

探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。

【教学手段】

多媒体教学。

【教学用具】

多媒体课件（配套设备）、电火花计时器、重物、纸带、铁架台、烧瓶夹、220V交流电源电源。

【教学过程】

复习引入

上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。

一、实验目的：验证机械能守恒定律。

实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。而且，针对的是及其特殊的过程──从释放点到某位置mgh = 《验证机械能守恒定律》教学设计

mv2是否成立。

计量重力势能的改变时，只要测量出过程越过的高度，结合当地的重力加速度即可。计量动能改变时，启用了打点计时器——根据打出的纸带求末状态的瞬时速度（依据“匀变速运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度”）。

二、实验步骤

1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．

2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．

3．接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点，重复上一步的过程，打三到五条纸带．

4．选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高度h1、h2、h3，……记人表格中．

5.用公式计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表格中．

6.计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量，并进行比较．看是否相等，将数值

填人表格内．

三、数据处理与分析，依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：

测量点

1 2 3 4 5 6 高度

速度

重力势能

动能

实验结论：

在实验误差允许的范围内，重锤减少的重力势能

增加的动能。

思考：

1.本实验要不要测量物体的质量？

2.怎样确定纸带上第一个点是开始下落的起点呢？

3.可以回避起始点吗？即找不到起始点还能验证机械能守恒吗？

注意事项：

安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。

3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。

四、误差分析

1.偶然误差：

测量长度时会带来误差

2.系统误差：

实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量ΔEp 必定稍小于势能的减少量ΔEP。

五、课堂延伸

图像法处理数据

1．完成实验报告；

2．教材“问题与练习”第1、2题上作业本。

六、课堂小结

本节课主要学习了：

1．实验目的：用自由落体运动验证机械能守恒。

2．纸带的选取及重物速度的测量方法。

3．实验的误差来源及注意事项。

教学反思：

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

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