物理必修 第二册实验：验证机械能守恒定律教案

这是一份物理必修 第二册实验：验证机械能守恒定律教案，共5页。教案主要包含了情境引入，新课教学，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
8.5 实验：验证机械能守恒定律
教 学 目 标
1. 知道本实验验证的机械能守恒定律只涉及动能与重力势能。
2. 会根据实验需要列出相应的机械能守恒定律表达式。
3. 知道实验过程以及如何处理数据，得出结论。
重 点
知道实验过程以及如何处理数据，得出结论。
难 点
知道实验过程以及如何处理数据，得出结论。
教 学 过 程
一、情境引入
师：机械能守恒定律的内容是什么？
生：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。
师：满足这一条件的过程有哪些？
生：自由落体运动，物块从光滑斜面滑下，小球单摆等。
师：以上情境只有重力做功，都符合，为了实验方便，我们选择自由落体运动过程验证机械能守恒定律。
二、新课教学
师：还记得实验五步曲么？
生：实验目的及原理、实验仪器、实验步骤、数据处理、误差分析。
师：实验目的是通过实验来研究物体运动过程中动能与重力势能的变化，从
教 学 过 程
而验证机械能守恒定律。小球做自由落体运动每经过相等的时间对应有高度h和速度v，1位置机械能等于？
生：mgℎ1+12mv12
师：我们知道2位置、3位置以此类推各位置的机械能，如果没有空气阻力，根据机械能守恒定律，各位置机械能大小相等，或者可以说重力势能的变化量等于动能的变化量。接下来我们要用实验来计算各位置机械能是否相等，从而就可以验证机械能守恒定律。
师：所用到的实验器材有重物、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、铁架台（带铁夹）等。
师：实验步骤为：①将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。并使两限位孔在同一竖直线上。②用手提着纸带使重锤停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重锤自由下落。③更换纸带，重复几次。④选择合适的纸带，处理数据。
师：我们选择一条合适的纸带，纸带哪一端与重物相连？
生：上端。
师：没错，靠近重物一端点更密集，我们选择合适的点标上数字或字母，注意要舍掉前面较密集的点，对应的高度也要标上，根据机械能守恒定律，我们需要知道质量、高度和速度，质量根据方程质量消掉，可以不用测重物质量，高度用刻度尺直接测量，速度用打点计时器间接测量。
问：能否用v2=2gℎ或v=gT计算速度？
生：不可以。
师：因为实验过程中要根据现实情况不可以忽略空气阻力，实际动能变化量小于重力势能变化量，如果用该公式计算就是默认忽略空气阻力，机械能守
教 学 过 程
恒定律成立的，这样就陷入无限循环当中。如果用第二个公式计算，由于有空气阻力，ℎmgℎ，这与真实情况不符。所以计算速度我们用运动学公式求瞬时速度。
问：能否选择刚释放的点测量？
生：不可以，因为刚释放的点太密集，测量误差太大。
师：将数据填入实验报告册的表格当中。
师：观看实验过程视频。
问：实验中的系统误差都有哪些？
生：纸带与限位孔摩擦，空气阻力等。
师：为避免较大误差应选用质量和密度较大的重物。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。而实际上动能变化量小于重力势能变化量。
问：偶然误差又有哪些呢？
生：测量误差等。
师：纸带未处于竖直位置。测量长度时会带来误差。别忘了刻度尺读数规则！
三、课堂小结
师：总结实验过程中的注意事项，例1。
教 后 反 思
物理实验对于学生来说很重要，它能够使学生真正的了解物理，该实验又是重点实验，一定要注重培养学生的实验能力。