物理實驗教學設計（三維五環教學模型）驗證機械能守恒定律 張嬌月實驗：驗證機械能守恒定律 【教學目標】知識與技能 1.能夠使用紙帶由一個點計時器標記來計算物體的移動速度。 2.掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。 3.通過學生獨立思考解決實驗中遇到的問題，處理實驗數據。 過程與方法利用紙帶和打點計時器驗證機械能守恒定律，體驗物理學的驗證過程和研究方法。 培養學生合作探究的精神。 通過實驗驗證情感、態度和價值觀，體驗學習的樂趣，激發學習的興趣； 通過親身實踐，樹立了“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學理念。 培養學生的觀察和實踐能力、合作能力、獨立思考能力、發現問題和解決問題的能力。 [教學重點] 掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。 引導學生主動思考，培養學生合作探究的能力。 【教學難點】 1.如何設計實驗來驗證機械能守恒定律 2.實驗數據誤差分析以及如何減少實驗誤差 【自主學習】機械能守恒定律的內容是。 你能設計一個實驗過程來驗證機械能守恒定律嗎？ 推導出本實驗中機械能守恒定律的具體表達式。 如何求A點的瞬時速度vA？ 5、如何確定重物下落的高度？ 6、如何分析得到的實驗數據？ 【合作研究】實驗的設計思路？ 實驗需要什么設備？ 這個實驗的步驟是什么？ 實驗過程中有哪些注意事項？ 哪些環節會對實驗數據產生影響？ 教學過程： 教師活動： 1、推導本實驗中機械能守恒定律的具體表達。
圖1中，質量為m的物體從O點自由落體，地面作為零重力勢能面。 下落過程中任意兩點A、B的機械能分別為： EA=,EB= 如果忽略空氣阻力，物體下落過程中機械能守恒，所以EA=EB免費下載7.9實驗：驗證機械能守恒定律教學設計，即 = 上式公式也可以寫成圖形。 等式左邊代表物體從A到B的動能增加量，右邊代表物體從A到圖2，如何求A點的瞬時速度vA？ 根據物體在一定時間t內勻加速的平均速度等于該時刻中間時刻的瞬時速度，可以計算出A點的瞬時速度vA。 圖2是垂直紙帶實際從下到上打點后的情況。 從O點出發，取點1,2,3,...，圖中s1,s2,s3,...分別為0到2點，1到3點，2到4點...的距離每個段之間。 根據公式t=2×0.02s（紙帶上任意兩相鄰點之間的時間為0.02s），即可求出每段的平均速度。 這些平均速度等于1,2,3,...各點對應的瞬時速度v1,v2,v3,... 3.如何確定重物下落的高度？ 圖2中，h1、h2、h3、…分別是紙帶從O點落下的高度。根據以上數值，可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證了定律機械能守恒。 教師引導學生思考以下問題： 1、本實驗選擇點紙帶時應注意兩點：一是第一個O點是計時的起點，O點的速度應為零。
怎樣說呢？ 2、有必要測量重物的質量嗎？ 3、設置打點定時器時需要注意什么？ 為什么？ 4、實驗過程中，打開電源、松開紙帶的順序是怎樣的？ 為什么？ 5、在測量跌落高度時，某同學認為一定要從起點計算，不能有錯誤。 他說得對嗎？ 為了減少h值測量的相對誤差，每個選定的計數點應該離起始點適當遠一些，還是更近一些？ 學生活動：思考老師的問題，討論、交流。 選出代表發表意見。 1、由于打點定時器每0.02秒打點一次，物體在前0.02秒內的下落距離應為0.002m，因此應從幾條紙帶中選擇第一點和第二點之間距離接近2毫米的紙張。 卷尺用于測量； 其次，紙帶上選取的點是連續的相鄰點，每兩個相鄰點之間的時間間隔為t=0.02s。 2.因為不需要知道物體在某一點的動能和勢能的具體值，所以不需要測量物體的質量m，而只是驗證一下。 3、打點計時器應垂直穩定安裝，使其兩個限位孔在同一垂直平面內，以盡量減少重物隨紙帶下落時的阻力。 4、必須先打開電源，打點定時器能正常工作后，才能松開紙帶讓重物落下。 5、這位同學的觀點是正確的。 為了減少測量h值的相對誤差，最好將每個計數點選擇得適當遠離起始點。 教師活動：聽取學生匯報，提出意見，幫助學生解決困難。
進行實驗：教師選擇有較好實驗想法的小組上臺演示實驗，小組成員講解實驗原理、實驗步驟、數據處理方法。 然后其他小組的成員討論實驗的合理性。 梯形訓練，扎實學習 1、為了進行實驗驗證機械能守恒定律，需準備以下設備：鐵架、打點計時器、復寫紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、電線、電鑰匙、天平。 不必要的設備包括：； 缺少的裝備是。 2. 物體做自由落體運動時，只受力作用，其機械能守恒。 若物體從高度H自由落體時的速度為V，則應有MgH=。 因此，只要gH=1/2V2成立，就可以驗證物體處于自由落體運動。 物體的機械能是守恒的。 3. 從每條打印的紙帶中選擇一個點標記，以及第一個和第二個點之間距離較近的紙帶。 4、測量第N點瞬時速度的方法是測量該N點前后相等時間T內的兩個相鄰點的距離SN和SN+1。 可用公式VN=計算。 5、驗證機械能守恒定律時，若以v2/2為縱軸，以h為橫軸，則應根據實驗數據畫出圖表，以驗證機械能守恒定律機械能，其斜率等于該值。 6、在做“驗證機械能守恒定律”實驗時，用打點定時器打印出如圖3所示的紙帶，其中A點為第一個點，0、1、2.. . 是連續的計數點。 相鄰兩個計數點之間的測量距離分別為 s1、s2、s3、s4、s5 和 s6。 已知相鄰計數點之間的計數時間間隔為T。
根據紙帶測量的距離和打點的時間間隔，可計算出本次實驗中重物下落運動的加速度表達式為。 當擊中 5 號計數點時，紙帶運動的瞬時速度表達式為： 為驗證機械能守恒定律，減少實驗誤差，應選擇已計數點與已計數點之間的過程為研究對象。 7、在某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中免費下載7.9實驗：驗證機械能守恒定律教學設計，用6V、50Hz點計時器制作了一條無漏點的紙帶，如圖4所示。O點為重錘的起始點。下降，選擇的計數點為A、B、C、D。每個計數點到O點的長度已在圖上標出。 單位是毫米。 重力加速度為 9.8m/s2。 如果砝碼的重量是1kg。 ① 當打點定時器觸及 B 點時，重物的下落速度 vB = m/s，重物的動能 EkB = J。 ② 從下落開始開始，當定時器觸及 B 點時，重物的重力重物的勢能減少J。 ③根據紙帶提供的數據，在允許誤差范圍內，從重物從靜止到擊中B點的過程得出結論。 【課堂小結】思考方法是解決問題的關鍵，是物理教學的基礎； 親身實踐、參與知識發現過程、獨立思考問題是培養學生能力的關鍵。 沒有思維方法和實踐活動物理資源網，物理教學就成了死記硬背。 熟記書本知識。 學生素質的培養已成為一句空話。 在這節課的教學中，教師不宜過多講解，應引導學生獨立完成實驗。 培養學生獨立解決問題的能力。