物理9.实验：验证机械能守恒定律教学设计

7.9《实验:验证机械能守恒定律》

教学目标

知识与技能

会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度

过程与方法

通过练习,巩固验证机械能守恒定律实验的原理、数据处理以及误差分析。

情感、态度与价值观

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。

教学过程

一、课前导学

二、反馈矫正

１、验证机械能守恒定律的实验步骤有（     ）

（1）将打点计时器竖直安装在铁架台上.

（2）接通电源，再松开纸带，让重物自由下落.

（3）取下纸带，再换一条新纸带，重复以上实验步骤.

（4）将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带使重物静止.

（5）选取一条理想纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3……并计算出相应的瞬时速度v1、v2、v3……

（6）分别计算出mvn2与mghn，在误差允许范围内，看是否相等.

上述步骤合理的顺序是______________.

２、在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，得到了一条如图4-29所示的纸带（打0点时，速度为零），纸带上的点记录了物体在不同时刻的­        ，当打点计时器打点5时，物体的动能的表达式为EK=      ,物体重力势能减少的表达式为EP=          ，实验中是通过比较        来验证机械能守恒定律的（设交流电周期为T）。

３．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如右。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中（单位cm）。

⑴这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_____ ,应记作_______cm。

⑵该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_______，而动能的增加量为________，（均保留3位有效数字，重锤质量用m表示）。

这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量，原因是______________。

⑶另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点。因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为______，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量,原因是____________。

三、巩固迁移

１、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

A.mgh>mv2    B.mgh<mv2    C.mgh=mv2    D.以上都有可能

２、关于验证机械能守恒定律的下列说法错误的是：(　　　)

A、选用重物时，重的比轻的好；　　

B、选用重物时，体积小的比大的好；

C、选定重物后，要称出它的质量；

D、重物所受重力，应远大于它受的空气阻力与纸带受到打点计时器打点时的阻力之和。

３、在“利用重锤自由下落验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是(　　)

A.重锤下落的实际高度大于测量值　　B.重锤下落的实际高度小于测量值

C.重锤实际末速度v大于gt（g为重力加速度，t为下落时间）

D.重锤实际末速度v小于gt

４．验证机械能守恒定律的实验

（１）若应用公式v=gt计算即时速度进行验证，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带，如图19-13所示，应选___________纸带好；

(２)若通过测量纸带上某两点间距离来计算即时速度，进行验证，设已测得点2到4间距离为s1，点0到3间距离为s2，打点周期为T，为验证重物开始下落到打点计时器打下点3这段时间内机械能守恒、实验后，

s1s2和T应满足的关系为T=___________

（３）用打点计时器打出的纸带如图19-14所示，其中，A为打下的第1个点，C、D、E、F为连续选取的点．用米尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s1=20.06cm，s2=24.20cm，s3=28.66cm，s4=33.60cm；电源的频率为50Hz；实验地点的重力加速度为9.80m/s2．验证打下A点到打下D点过程中重锤的机械守恒．设重锤的质量为m，打点计时器的打点时间间隔为T，则应计算出打下D点时重锤的速度v=_____________________(文字计算式)=_______m/s．

重锤重力势能的减少量ΔEp=_______________________ (文字计算式)=_______J，重锤动能的增加量ΔEk=_________________ (文字计算式)=_______J．

结论是___________________________________

（4）在验证机械能守恒定律时，如果以“v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验的数据v2/2－ｈ图象_____________________________才能验证机械能守恒定律,图像斜率等于_________的数值．