《验证机械能守恒定律》教学设计

《验证机械能守恒定律》教学设计 华清中学     刘亚娟【教材分析】本节内容是在前一节《机械能守恒定律》后紧跟的一节，目的是让学生自己动手实验来验证机械能守恒定律。如果学生通过自己亲自实验，发现确实是这样的，那么学生们对机械能守恒就会深信不疑，也会比较轻松而牢固地掌握该定律。根据新课标的要求，培养学生实验的动手能力、创新精神和能力，培养学生科学的态度与价值观是物理核心素养的重要体现。因此本节内容应该是全章重点内容之一。根据教学的总体目标、学生的情况和教学资源，本节课主要采用的教学过程主要包括：1、以自由落体运动来验证机械能守恒；2、引导学生讨论，除自由落体之还可以运用什么模型、通过什么方法、需要测量哪些物理量、怎样验证。【目标要求】一、知识与技能1．理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量,进一步加深对物理观念中能量观的认识。2．知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。3．能正确进行实验操作，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。二、过程与方法通过验证机械能守恒定律，体验验证过程也是物理学的一种研究方法；使学生体会在这种研究方法中怎样从定量的方面进行科学推理、找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题。三、情感、态度与价值观1、通过亲自实践，培养学生观察和实践能力，培养学生实事求是的态度,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。2、通过分组实验，培养学生合作与交流的意愿和能力，以及能准确地表达、评估、反思实验的过程和结果的能通过亲身实践，力。【教学重点】验证机械能守恒定律的实验原理。【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。【教学方法】探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。【教学手段】多媒体教学。【教学用具】多媒体课件（配套设备）、电火花计时器、重物、纸带、铁架台、烧瓶夹、220V交流电源电源。【教学过程】复习引入上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。一、实验目的：验证机械能守恒定律。实验原理：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。即从释放点到某位置mgh = 《验证机械能守恒定律》教学设计 mv2是否成立。计量重力势能的改变时，只要测量出过程越过的高度，结合当地的重力加速度即可。计量动能改变时，启用了打点计时器——根据打出的纸带求末状态的瞬时速度（依据“匀变速运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度”）。二、实验步骤1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，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,如图所示。W0201102253814938243223．接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点，重复上一步的过程，打三到五条纸带．4．选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高度h1、h2、h3，……记人表格中．W0201102253814938253445.用公式计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表格中．6.计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内．三、数据采集处理与分析：  测量点 1 2 3 4 5 6 高度             速度             重力势能             动能              实验结论：在实验误差允许的范围内，重锤减少的重力势能______增加的动能。思考：1.本实验要不要测量物体的质量？2.怎样确定纸带上第一个点是开始下落的起点呢？3.可以回避起始点吗？即找不到起始点还能验证机械能守恒吗？注意事项：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。应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。四、误差分析1.偶然误差：测量长度时会带来误差2.系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量ΔEp 必定稍小于势能的减少量ΔEP。五、课堂延伸1、图像法处理数据 《验证机械能守恒定律》教学设计2、讨论并设计其它可以验证机械能守恒的模型。六、巩固练习------重点、难点、疑点剖析例：在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量各计数点对应刻度尺上的读数如图所示.(图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点) 200716171517424根据纸带要求计算：(1)若重锤的质量为m，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是多少?(2)重锤下落到打B点时增加的动能为多大?(3)从上述数据可得出什么结论?七、课堂小结本节课主要内容：1．实验目的：用自由落体运动验证机械能守恒。2．纸带的选取及重物速度的测量方法。3．实验的误差来源及注意事项。教学后记：思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木，物理核心素养的培养就成了镜中花，水中月。