南陽教育資源網實驗：驗證機械能守恒定理學案設計教學反省_驗證機械能守恒定理實驗報告新人教版小學數(shù)學選修二同步學案第七章機械能守恒定理第九節(jié)實驗:驗證機械能守恒定理【教學目標】知識與技能1、會用打點計時器打下的紙帶估算物體運動的速率。2、掌握驗證機械能守恒定理的實驗原理。過程與方式通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定理，體驗驗證過程和數(shù)學學的研究方式。情感、態(tài)度與價值觀通過實驗驗證，感受學習的快樂，迸發(fā)學習的興趣；通過親身實踐，樹立"實踐是檢驗真理的惟一標準"的科學觀。培養(yǎng)中學生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)中學生實事求是的科學心態(tài)。【教學重點】掌握驗證機械能守恒定理的實驗原理。【教學難點】驗證機械能守恒定理的偏差剖析及怎樣減少實驗偏差的方式。【教學課時】1課時【自主學習】⒈為進行驗證機械能守恒定理的實驗，有下述器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表機械能守恒定律公式，低壓直流電源，導線，電鍵，天平。其中毋須要的器材有：；缺乏的器材是。⒉物體做自由落體運動時，只受力作用，其機械能守恒，若物體自由下落H高度時速率為V，應有MgH=，故只要gH=1/2V2創(chuàng)立，即可驗證自由落體運動中物體的機械能守恒。[來源:學#科#網]⒊在打出的各紙帶中選購出一條點跡，且第1、2兩打點寬度離接近的紙帶。
⒋測定第N個點的瞬時速率的方式是：測出與N點相鄰的前、后兩段相等時間T內下落的距離SN和SN+1，，有公式VN=算出。⒌在驗證機械能守恒定理時，假若以v2／2為橫軸，以h為縱軸，按照實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應是，能夠驗證機械能守恒定理，其斜率等于的數(shù)值。【探究學習】課前打算班主任活動：課前布置中學生預習本節(jié)實驗。下發(fā)預習提綱，重點備考下邊的三個問題：1、推導入機械能守恒定理在本實驗中的具體表達式。在圖1中，質量為m的物體從O點自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點A和B的機械能分別為：EA=，EB=假如忽視空氣阻力，物體下落過程中的機械能守恒，于是有EA=EB，即=上式亦可寫成該式右邊表示物體由A到B過程中動能的降低，右側表示物體由A到B過程中重力勢能的降低。方程說明，物體重力勢能的降低等于動能的降低。為了便捷，可以直接從開始下落的O點至任意一點（如圖1中A點）來進行研究，這時應有：----本實驗要驗證的表達式，式中h是物體從O點下落至A點的高度，vA是物體在A點的瞬時速率。2、如何求出A點的瞬時速率vA？依據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內的平均速率等于該時間中間時刻的瞬時速率可求出A點的瞬時速率vA。
圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從O點開始依次取點1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點，1～3點，2～4點……各段間的距離。依據(jù)公式，t=2×0.02s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s），可求出各段的平均速率。這種平均速率就等于是1，2，3，……各點相對應的瞬時速率v1，v2，v3，…….諸如：量出0～2點寬度離s1，則在這段時間里的平均速率，這就是點1處的瞬時速率v1。依次類推可求出點2，3，……處的瞬時速率v2，v3，……。3、如何確定重物下落的高度？圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點下落的高度。按照以上數(shù)值可以估算出任意點的重力勢能和動能，進而驗證機械能守恒定理。中學生活動：中學生看書明晰實驗的各項任務及實驗儀器。備考《用打點計時器測速度》的實驗，把握用打點計時器檢測勻變速直線運動速率的技巧。進行新課班主任活動：在中學生開始做實驗之前，老師應指出如下幾個問題：1、該實驗中選定被打點紙帶應注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點的速率應為零。如何判斷呢？2、是否須要檢測重物的質量？3、在架設打點計時器時應注意哪些？為何？4、實驗時，接通電源和釋放紙帶的次序如何？為何？[來源:Zxxk.Com]5、測量下落高度時，某同事覺得都必須從起始點算起，不能搞錯。
他的見解正確嗎？為了減少檢測h值的相對偏差，選定的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好，還是近些好？中學生活動：思索老師的問題，討論、交流。選出代表發(fā)表看法。1、因為打點計時器每隔0.02s打點一次，在最初的0.02s內物體下落距離應為0.002m，所以應從幾條紙帶中選擇第一、二兩點寬度離接近三年2mm的紙帶進行檢測；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔t=0.02s.[來源:Z.xx.k.Com]2、因為不須要曉得物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以毋須檢測物體的質量m，而只需驗證就行了。3、打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內，以盡量降低重物帶著紙帶下落時所遭到的阻力作用。4、必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才會抬起紙帶讓重物下落。5、這個朋友的想法是正確的。為了減少檢測h值的相對偏差，選定的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好。班主任活動：聽取中學生匯報，點評，幫助中學生解決困難。中學生活動：中學生進行分組實驗。【課堂訓練】（1）為進行"驗證機械能守恒定理"的實驗，有下述器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導線，電鍵，天平。其中毋須要的器材有：；缺乏的器材是。
（2）在驗證機械能守恒定理時，假若以v2／2為橫軸，以h為縱軸，按照實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應是，能夠驗證機械能守恒定理，其斜率等于的數(shù)值。（3）在做"驗證機械能守恒定理"的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點為打下的第一個點，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點。現(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。按照紙帶檢測出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達式為。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速率大小的表達式為。要驗證機械能守恒定理，為減少實驗偏差，應選擇打下第號和第號計數(shù)點之間的過程為研究對象。[來源:學|科|網]（4）某次"驗證機械能守恒定理"的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選定的計數(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)點到O點的寬度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質量為1kg。[來源:Zxxk.Com]①打點計時器打出B點時，重錘下落的速率vB=m/s，重錘的動能EkB=J。
②從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減少量為J。③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在偏差容許的范圍內，重錘從靜止開始到打出B點的過程中機械能守恒定律公式，得到的推論是。參考答案：（1）何必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺乏的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點的直線、g.（3）（s6+s5+s4-s3-s2-s1）/9T2，（s5+s6）/2T，1、5.（4）①1.175，0.69，0.69②0.69，③機械能守恒。【課堂小結】思維方式是解決問題的靈魂，是數(shù)學教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)覺過程是培養(yǎng)中學生能力的關鍵，離開了思維方式和實踐活動，數(shù)學教學就成了無源之水、無本之木。中學生素養(yǎng)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水底月。南陽教育資源網