高中物理人教版 (2019)必修 第二册实验：验证机械能守恒定律教案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册实验：验证机械能守恒定律教案，共5页。
实验：验证机械能守恒定律
教学目标
1.设计验证机械能守恒定律的实验思路。
2.能够正确组装实验器材并进行实验操作，掌握实验数据的处理方法。
3.能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4.能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。
教学重点：
1. 能够正确进行实验操作并处理数据。
2. 得出结论并分析误差。
教学难点：
1.验证机械能守恒定律的误差分析。
2. 探究减少实验误差的方法。
教学过程
过程
学习内容与教师活动
学生任务/活动设计
设计意图
环节一
内容1. （创设情境）
教师活动：
提出问题:
物体机械能守恒的条件是什么?有哪些常见的运动情形中的物体可以认为机械能守恒?选择什么运动情形来进行实验比较方便?
2.研究自由下落物体的机械能是否守恒需要哪些器材?研究沿着倾斜的气垫导轨下滑的物体机械能是否守恒需要哪些器材?

学生任务/活动1.
学生通读教材，总结整理出以上问题的答案
设计意图：
通过对内容1的学习，用问题引导学生对机械能守恒的条件及实验进行回顾，并尝试用不同的方法设计实验验证。
内容2.
教师活动：
探究：“验证机械能守恒定律”的实验原理和思路，完成下列问题.
问题1：如何比较重力势能变化和动能变化就可以判断机械能是否守恒？
内容3.
教师活动：
让学生描述“验证机械能守恒定律”的实验操作场景，引导提问实验操作需要注意哪些细节呢？。
问题1：重锤的初始释放位置在哪里比较合适？为什么？
问题2：先接通打点计时器电源还是先释放纸带？为什么？
问题3：怎样获得高度差以及各计数点的瞬时速度？
问题4：能否用 v=gt或v2=2gh 求瞬时速度？
内容4.
教师活动：
巡视指导学生“验证机械能守恒定律”的实验操作。
内容5.
教师活动：引导学生进行数据分析，得出结论并进行误差分析。
活动1：选定某几组学生进行数据以及图像展示。利用excel进行图像拟合，与学生的图象结果进行对比。
活动2：引导学生进行误差分析
内容6.
教师活动：引导学生思考提出创新实验方案。
问题：同学们是否还有其他的实验方案设计思路？
活动：老师利用力的传感器验证单摆的机械能守恒。
学生任务/活动2.
学生自主学习课本，分组合作完成问题
成果展示（每个小组内派学生代表展示学习、探究成果）
成果展示：
第1组代表展示验证思路1；
第2组代表展示验证思路2；
老师点拨：
重物下落过程中，如果重力势能减少量和动能增加量相等，可以判断机械能守恒。这就是本实验的实验原理。
学生任务/活动3.
学生自主学习课本，分组合作完成问题
回答：安装打点计时器时，使两个限位孔的中线严格竖直。
回答1：重锤在靠近打点计时器的一端释放---充分利用纸带
回答2：先接通电源后释放纸带，以保证初速度为0.
回答3：刻度尺测量高度差；时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。
回答4：
只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律。速度应从纸带上直接测量计算。
学生任务/活动4.
学生分组自主完成实验。并将实验数据记录在表格中，利用图像法处理数据。
学生任务/活动5.
活动1：
得出在误差允许范围内，机械能守恒。
活动2：学生分组讨论，得到误差原因。
除了重力之外会受到空气阻力和限位孔对纸带的摩擦阻力。为了减少这些阻力对实验的影响。
解决措施：（1）重物选择质量大的、体积小的（也就是选择密度大的重物）；（2）把纸袋理顺、理平，用手捏住纸带的最上端，让纸带呈竖直状态；（3）让打点计时器的上、下限位孔在同一竖直线上。
测量计数点间距存在误差。
解决措施：使用直尺一次性测量所有计数点的距离。
学生任务/活动6.
同学们分组讨论，并提出新的实验方案。例如利用倾斜的气垫导轨或者单摆进行实验等。
设计意图：
通过内容2的学习自主探究实验的学习过程培养学生对实验探究提出问题，设计方案能力。
设计意图：
通过内容3的学习规范，并思考实验操作的规范要求。
设计意图：
熟练掌握实验操作和数据处理。
设计意图：
学生分析实验数据并学会进行误差分析。
设计意图：
鼓励同学们发散思维，创新实验方案。
课堂小结
思维方法是解决问题的关键，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程，自主思考问题是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了死记硬背的书本知识。学生学科素养就成了一句空话。在本堂课的教学中教师不应讲解过多，应引导学生独立完成实验。培养学生自己解决问题的能力。