人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律教案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律教案设计，共5页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学分析，教学过程，质疑点拨，总结反思等内容，欢迎下载使用。

1.物理观念
①会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2.科学思维
①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。
3.科学探究
掌握验证机械能守恒定律的实验原理
4.科学态度与责任
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。
二、教学重难点
教学重点：设计方案、实验原理和方法、速度的测量、实验误差的分析。
教学难点：速度的测量和实验误差的分析。
三、教学分析
本课中只有重力做功时，物体的动能和重力势能可以相互转化，总的机械能保持不变。这节课按照科学探究的要求组织高一学生制定实验方案，研讨实验方法，探究操作要领，小组合作完成实验，分析误差原因。通过小组合作探究，使学生正确的计算重物下落过程中动能的增加和重力势能的减少，比较动能的增加量和重力势能的减少量是否相等来判断机械能是否守恒——这就是实验原理。速度的测量是重点，让小组合作探究出测量瞬时速度的最好方法。重物下落过程中会受到很多的阻力，如何减少阻力对实验结果的影响？这个问题可以让学生来思考回答，老师点拨归纳。通过本节课的实验让学生对机械能守恒定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识；学会应用科学探究的方法研究物理问题，探索物理规律，加深对科学的本质和价值的理解。同时让学习小组自己动手完成实验，测量数据，根据数据学会分析误差的可能原因。让学生真正的掌握实验探究的方法。
四、教学过程
一、设计思路
引导学生回顾机械能守恒定律的内容是什么？学生举手回答：只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化，总的机械能保持不变
教师继续引导，当进行计算时需用到机械能守恒定律的关系式，哪位同学可以说一下呢？
教师引导，我们要验证机械能守恒定律，必须满足条件的前提下去验证机械能守恒定律的关系式，哪我们学习过的满足这一条件的过程有哪些？
学生讨论并总结回答：自由落体运动，平抛运动，竖直上抛，斜抛运动，物块从光滑斜面滑下，小球单摆等。
二、设计方案教师
引导：以上情境只有重力做功，都符合机械能守恒定律。
我们要验证守恒，需创设机械能守恒情景，明确研究对象后，明确需测物理量，选定器材，拟定数据处理及分析的方法。请同学们设计出实验方案，并小组讨论。
学生讨论分析，得出自己的方案。教师拍照后，上传至授课大屏，鼓励学生上台讲出自己的方案，介绍器材装置，验证哪个关系式，怎样测量物理量？
学生可能给出的设计1：
问题 1，研究对象是谁？
滑块问题 2. 需验证哪个关系？ 重力势能减小量等于动能增加量
问题 3.怎样实现机械能守恒的？沿光滑斜面下滑
问题 4.怎样实现光滑？
学生可能会回答：用气垫导轨，重力分力平衡摩擦力。教师引导学生思考以上两种情况都无法实现。
再次引导学生，利用这套器材来实现我们的实验目的呢？可以利用两个物体、气垫导轨和滑轮来实现系统的机械能守恒
三、进行实验
分工合作，1人控制打点计时器，1人释放纸带，2人负责记录处理数据实验步骤：
1．把打点计时器安装在铁架台上。
2．纸带固定在重锤上，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．先接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点．立即关闭电源。
4．重复过程3，得到几条清晰的纸带。
5．选择一条点迹清晰的纸带，选取相距较远的两点验证机械能守恒定律。 得到纸带后，利用刻度尺规范测量，并填表格。
四、数据处理：
观察表格数据，总结实验结论：在实验误差允许范围内，重物重力势能的减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。
教师引导，通过数据可以发现动能变化量小于重力势能变化量，导致这个误差的原因是什么呢？
怎样来减小呢？学生举手回答：重物下落过程中克服阻力做功，而且这个属于系统误差。通过减小阻力来减小该误差。
教师继续提问，偶然误差又有哪些呢？又怎样来减少呢？学生回答：测量纸带长度时存在误差。减小偶然误差可以采取以下措施：
（1）多次测量取平均值；
（2）依次测量后面的点与 第一点之间的距离。
教师总结：我们在验证机械能守恒定律的这个实验的设计中，在减小物体运动过程中的阻力。我们在生活学习中，也会遇到很多的困难阻力，我们要以积极的心态去面对。愿你克服学习生活中的一切阻力，勇往直前，做最优秀的自己！！
五、质疑点拨
提出问题：在验证机械能守恒定律的试验中，一定要测量重物的质量吗？
教师点拨：比较动能的增加量和重力势能的减少量时可以两边都拿去质量进行比较。所以可以不需要测量重物质量。
提出问题：可以用自由落体表达式计算瞬时速度吗？
教师点拨：我们要要验证的表达式和自由落体表达式时一样的，因此不能用。另外，与自由落体g相关的表达式都不能用。
六、总结反思
1.下落高度的测量：一定要估读到毫米的下一位。
2.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度；
3.实验误差的分析：因为阻力，造成动能的增加量略小于重力势能的减少量。
【板书设计】