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4.5 驗證機械能守恒理論
一、教學目標
1.知識和技能目標
（1）明確實驗目的，本實驗為驗證實驗，目的是通過重物自由落體驗證機械能守恒原理；
（2）只有明確實驗原理，掌握實驗的操作方法和方法，學會如何收集和處理實驗數據物理五大定律，才能分析實驗偏差，進而使我們對機械能守恒理論的理解不僅僅停留在理論推論上，能否通過個人操作和實際觀察減少感性認識，促進對機械能守恒理論的理解；
(3)有必要明確簡單、準確的色帶選擇和瞬時速度檢測方法。
2.流程與方法目標
（1）通過中學生自主學習，培養中學生設計實驗、收集數據、處理數據和分析實驗偏差的能力；
（2）通過朋友的親身操作和實際觀察，掌握實驗的方法和方法；
（3）培養中學生通過加工紙帶的過程獲取和處理信息的能力，感受處理問題的方法，了解如何間接測量一些無法直接檢測的化學量；
（4）通過實驗過程，讓中學生體驗到實驗中理性思維的重要性，這需要雙手和大腦。
3.情緒心態和價值目標
（1）通過實驗、分析偏差，培養中學生實事求是的科學心態，激發中學生探索化學規律的欲望；
（2）讓中學生通過實驗感受到成功的喜悅和成就感，激發他們對化學世界的求知欲；
（三）培養中學生團結協作的精神和合作意識，勇于提出與他人不同的意見；
（4）通過實驗過程體驗科學實驗過程的困難和樂趣，樂于探索自然的奧秘。
二、教學重點和難點
1.實驗原理和技術的選擇和掌握。
2. 剖析實驗偏差的方式。
3. 教學用品
鐵架（帶鐵夾）、打點計時器、重錘（帶紙帶夾）、紙帶、鐵絲、秤、
低壓電源。
4、教學方法
預覽設計——實驗觀察——數據處理——總結。
班主任啟發和引導中學生獨立閱讀和思考，自己進行實驗，討論和交流學習成果。
5. 課程安排
1課時
六、教學過程
(1)導出新課程
在上節課中，我們從理論上學習了機械能守恒定律。 我們從定理內容和守恒條件初步了解了機械能守恒理論。 明天我們將通過自己的實驗進一步感性地理解這個定理。
（二）開展新課
1 實驗目的
結合教材，整理預習教案大綱，并對中學生的成績進行點評。 （展示幻影kt板） 本實驗是一個驗證實驗，實驗的目的是通過重物自由下落的現象來驗證機械能守恒定律。
2、認識實驗儀器：組裝實驗儀器，明確各儀器的功能。 （暫時不做，只是組裝）
電磁打點定時器電源應在10V以下，火花打點定時器電源應在220V。 打點定時器限位孔位置應垂直。 紙帶的寬度應為1m左右。 （中學生思考，早點回答）
3.了解實驗原理
通過研究物體自由落體運動來驗證機械能守恒原理的實驗原理是，自由落體物體在運動過程中無論空氣阻力如何，機械能守恒，即重物動能的減少等于其重力勢能的減少。 具體來說：
(1) 若以重物下落的起點O為基準，設重物的質量為m，測量物體從起點O下落距離h的速度v，則在偏差允許范圍內，可推算出?mV2=mgh，驗證了機械能守恒定律。
(2) 以重物下落過程中的某一點 A 為基準，設重物的質量為 m，測量 A 點對應的物體的速度 vA，然后測量物體從 A 點下落 Δh 后通過 B 點的速度 vB，則在偏差允許范圍內
在允許的范圍內，估計為：?=-222
121、機械能守恒理論得到驗證。
4.掌握實驗的方法和方法
實驗步驟（展示神奇kt板）
(1) 將滴答計時器固定在桌子旁邊的鐵架上
(2) 將打點定時器連接至交流低壓電源
(3) 將紙帶固定在重物上
(4)將紙帶穿過定時器，并將紙帶提升到一定高度
(5) 打開電源，然后松開紙帶。 切斷電源，撕掉紙膠帶
(6)更換紙膠帶，按相同要求重復實驗
(7) 購買有清晰點的紙帶進行研究物理五大定律，用毫米刻度測量距離，并記錄數據
(8) 根據記錄數據進行相關估計和推斷
(9)拆除電線并整理設備
中學生實驗
實驗前班主任提示：打點定時器的使用
(1)電磁打點定時器應連接4~6V交流電源。 當交流電壓頻率為50Hz時，打點周期為0.02s。
(2)為了使打點頻率相對穩定，要求打點定時器振動盤的固有頻率也為50Hz，從而發生共振。 振動片的厚度可以在一定范圍內調節，通過改變振動片的厚度可以調節其固有頻率。
(3)實驗前需檢查網點的清晰度。 必要時應調整振動針的高度，不得松動。 否則會出現漏點、雙點等現象，對紙帶形成過大的阻力。
(4)電火花定時器可直接連接220V交流電源，使用雙紙打印即可。 小組實驗（只是實驗，沒有數據處理）
問題討論
問題一：本次實驗是否需要檢測物體的質量？ 分組討論并得出結論。 提出想法并澄清推論。 （展示神奇kt板）
驗證機械能守恒定律的表達式：mghmv=221 和 ?=-222
在121中，多項式兩邊都有重物的質量m，因此m的大小無法具體測量，但可以將m保留在多項式中。