学生实验教学设计(第二课时)

日喀则市拉孜高级中学

实验：验证机械能守恒定律

教学设计

拉孜高级中学

宋盼盼

【教学目标】

知识与技能：1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理；

2、会用平抛运动中的相关公式去计算速度。

过程与方法： 1、通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力；

2、通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧；

3、通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。

情感态度与价值观：1、使学生通过实验体会五物理的乐趣，激发对物理世界的求知欲； 2、培养学生的团结合作精神和协作意识。

【教学重难点】

重点：掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

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】

探究法、讲授法、讨论法、学生分组实验、练习

【教学手段】

多媒体教学、实验演示

【教学用具】

多媒体课件（配套设备）、平抛实验器、小钢球、白纸、复写纸、刻度尺、重锤线、铅笔、磁性夹

【教学过程】

一、新课导入

本节课采用复习导入的方式，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。

复习提问，让学生对上节课的内容加深印象的同时，对本节课所要讲的内容有了一个预习过程。

二、新课教学

1、实验目的

（1）验证机械能守恒定律

（2）掌握实验数据处理方法，能定性的分析误差产生的原因

2、实验原理

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当物体做平抛运动时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒；

通过实验，求出做平抛运动的小球的重力势能的减少量和相应过程中动能的增加量，若在误差允许范围内二者大小相等，说明机械能守恒。

3、实验器材

平抛实验器、小钢球、白纸、复写纸、刻度尺、重锤线、铅笔、磁性夹

4、实验步骤

（1）将平抛实验器放在实验桌上,调整使轨道水平端水平；

（2）用夹子把复写纸和白纸固定在面板上，斜轨道末端小球球心位置为坐标原点O,过点O画出竖直的y轴和水平的x轴；

（3）使小球从光滑斜轨道的某一高度处由静止滚下，小球离开轨道时做平抛运动；

（4）测出斜轨道末端距离接球槽的高度H，取下白纸，用刻度尺测出小球做平抛运动时的水平位移X；

（5）由

轨道时的速度V0；

（6）根据

2H1gt2

vxt

算出小球离开

算出小球做平抛运动的时间，再由

vygt

算出小球落入接球槽时的竖直方向速度

，再根据勾股定理，算出小球落入接球槽时的速度v；

1m21m2v2v0

的大小,若误差允许范围内，两者大小相等，则（7）比较mgH和

2说明机械能守恒（规定接球槽所在水平面为零势能面）；

（8）重复以上操作，多得出几组数据，判断实验结果是否一致

5、数据处理

通过演示实验得到数据，根据以上实验步骤算出结果，验证机械能是否守恒；

再让学生自己动手做实验，得出数据，进行验证。

6、误差分析

（1）偶然误差：测量误差和计算误差，测量时一定要从O点开始测量，计算时由于小数点的省略，会带来误差；

（2）系统误差：由于重物下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量必定稍小于重力势能的减少量。

7、实验结论

在只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。

【课堂演练】

例题：某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，其实验的部分原理是利用平抛运动的知识。那么：

（1）实验中必须要求的条件是___________。 A．弧形斜槽必须尽可能的光滑B．弧形斜槽末端的切线必须水平 C．必须测量出小球的质量mD．小球每次必须从同一高度处滚下

（2）实验中测得弧形斜槽末端离地面的高度为H，将钢球从斜槽的不同高度h处静止释放，钢球的落点距弧形斜槽末端的水平距离为s。则当s 2 与H、h的理论关系满足s 2 =_____________

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时，小球的机械能守恒。（3）实验中，该同学发现实验结果不满足理论计算得到的s 2 -h关系，该同学认为出现这一结果的原因除了摩擦和空气阻力等外，还有一个原因可能是小球的大小，因此又用游标卡尺测了小球的直径，其结果如图所示。关于该同学认为“小球的大小”对结果有影响的分析，你认为正确吗？______________。（不需说明理由），小球的直径为_____________mm。

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