人教版 (新课标)必修29.实验：验证机械能守恒定律教案

这是一份人教版 (新课标)必修29.实验：验证机械能守恒定律教案，共5页。教案主要包含了内容及其解析，目标及其解析，教学问题诊断分析，教学支持条件分析，教学过程设计，目标检测等内容，欢迎下载使用。

一、内容及其解析
1、内容：a.会推导匀变速直线运动中“中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”.
b.知道测量点的选取条件.
c.能对实验的误差原因进行定性分析，并采取措施减小误差.
2、解析：对本节这个验证性实验应注意两点：
（1）首先明确实验的原理.本实验是一个验证性实验，通过数据计算重物重力势能的减少量和重物动能的增加量，比较二者在误差允许的范围内是否相等，而不能通过机械能守恒定律进行计算.
（2）本实验中我们利用纸带上的点分别求解自由下落的物体的瞬时速度，这种求速度的方法我们以前也曾用到过，通过本实验希望同学们进一步掌握这种方法.
二、目标及其解析
1.能正确地进行实验操作.
2.会根据纸带测定下落的距离，掌握瞬时速度测量的方法.
3.能根据实验数据得出实验结论.
三、教学问题诊断分析
对于匀变速直线运动，中间是时刻的瞬时速度等于整个过程的平均速度。这是学生很难掌握的。
四、教学支持条件分析
需要打点计时器及电源、纸带、复写纸片、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。
五、教学过程设计
1、教学基本流程
阅读实验要求→学生做实验 →根据实验数据得出实验结论 →学生以小组为单元进行发言 →教师进行总结发言→练习、小结。
2、教学情景
问题1：在空中静止下落的物体，除受重力外还受什么力？我们怎样去减弱它们对实验的影响？
问题2：实验时要计算减少的重力势能和增加的动能，我们是否还需要用天平测重物的质量？
问题3：在实验过程中，我们是先打开电源还是先释放重物，为什么？
例题评析
应用点一：仪器的选取和误差分析
例1：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须的，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_________；开始打点计时的时候，应先________，然后_______________.
（3）实验中产生系统误差的原因主要是___________，使重物获得的动能往往_________.为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择________.
（4）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的-h图线是___________，该线的斜率等于_______________.
解析： （1）选出的器材有：打点计时器（包括纸带），重物，毫米刻度尺，编号分别为A、B、D.注意因mgh=mv2，故m可约去，不需要用天平.
（2）打点计时器安装时，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，这样才能使重物在自由下落时，受到的阻力较小.开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下.
（3）产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使得重物获得的动能小于它所减少的重力势能.为减小误差，重物的质量应选大一些的.
（4）描绘出来的-h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，它的斜率即为重力加速度.
答案： （1）ABD
（2）两纸带限位孔必须在同一竖直线上 给打点计时器通电
释放重物
（3）纸带通过打点计时器时有摩擦阻力 小于所减小的重力势能 质量大一些的
（4）一条通过坐标原点的倾斜直线 重力加速度
拓展练习1-1： 下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是（ ）
A.重物质量的称量不准会造成较大误差
B.重物质量选用得大些，有利于减小误差
C.重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D.先释放纸带后接通电源会造成较大误差
应用点二：实验数据的处理
例2:在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g=9.80 m/s2，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点到O点的距离如图7-9-2所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点.根据以上数据，可知重物由O点运动到B点时，
（1）重力势能的减少量为多少？
（2）动能的增加量是多少？
（3）根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？
图7-9-2
解析： 本题主要考查实验数据处理及误差分析.
（1）重力势能的减少量为
ΔEp减=mghOB=m×9.8×0.195=1.911m
（2）重物下落到B点时的速度
vB== m/s=1.931 m/s
所以重物从开始下落到B点增加的动能为
ΔEk增=mvB2=m×1.9312=1.864m.
（3）根据计算可算出在实验误差允许的范围内重物减少的重力势能等于其动能的增加，机械能守恒.产生误差的原因：重物在下落时受到阻力作用（打点计时器对纸带的摩擦力、空气阻力），克服阻力做功.
答案： （1）1.911m
（2）1.864m
见解析
六、目标检测
1.本实验的实验目的是通过研究物体______下落过程中，______能和________能的变化来验证______.
2.实验原理：做自由落体运动的物体，设质量为m，下落高度为h时的速度为v，则减少的重力势能为________，增加的动能为___________.若两个量在误差允许的范围内相等，就验证了机械能守恒定律.
3.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于__________.
4.本实验中，用到的实验器材主要有打点计时器及电源、________、________、重物、_______、
带铁夹的铁架台、导线.
配餐作业
从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BC
A组题
1.本实验中，除铁架台、夹子、低压交流电源、纸带和重物外，还需选用的仪器是（ ）
A.秒表B.刻度尺
C.天平D.打点计时器
2.在验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样的结果会有（ ）
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