南陽教育資源網(wǎng)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理學(xué)案設(shè)計教學(xué)反省_驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理實(shí)驗(yàn)報告新人教版小學(xué)數(shù)學(xué)選修二同步學(xué)案第七章機(jī)械能守恒定理第九節(jié)實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能1、會用打點(diǎn)計時器打下的紙帶估算物體運(yùn)動的速率。2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理的實(shí)驗(yàn)原理。過程與方式通過用紙帶與打點(diǎn)計時器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和數(shù)學(xué)學(xué)的研究方式。情感、態(tài)度與價值觀通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，感受學(xué)習(xí)的快樂，迸發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立"實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)"的科學(xué)觀。培養(yǎng)中學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)中學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)心態(tài)。【教學(xué)重點(diǎn)】掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理的實(shí)驗(yàn)原理。【教學(xué)難點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理的偏差剖析及怎樣減少實(shí)驗(yàn)偏差的方式。【教學(xué)課時】1課時【自主學(xué)習(xí)】⒈為進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理的實(shí)驗(yàn)，有下述器材可供選用：鐵架臺，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表機(jī)械能守恒定律公式，低壓直流電源，導(dǎo)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(yùn)動時，只受力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落H高度時速率為V，應(yīng)有MgH=，故只要gH=1/2V2創(chuàng)立，即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動中物體的機(jī)械能守恒。[來源:學(xué)#科#網(wǎng)]⒊在打出的各紙帶中選購出一條點(diǎn)跡，且第1、2兩打點(diǎn)寬度離接近的紙帶。
⒋測定第N個點(diǎn)的瞬時速率的方式是：測出與N點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，，有公式VN=算出。⒌在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理時，假若以v2／2為橫軸，以h為縱軸，按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，能夠驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理，其斜率等于的數(shù)值。【探究學(xué)習(xí)】課前打算班主任活動：課前布置中學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱，重點(diǎn)備考下邊的三個問題：1、推導(dǎo)入機(jī)械能守恒定理在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)式。在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為：EA=，EB=假如忽視空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)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(cè)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(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時應(yīng)有：----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式中h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度，vA是物體在A點(diǎn)的瞬時速率。2、如何求出A點(diǎn)的瞬時速率vA？依據(jù)做勻加速運(yùn)動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速率等于該時間中間時刻的瞬時速率可求出A點(diǎn)的瞬時速率vA。
圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)……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(diǎn)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(diǎn)相對應(yīng)的瞬時速率v1，v2，v3，…….諸如：量出0～2點(diǎn)寬度離s1，則在這段時間里的平均速率，這就是點(diǎn)1處的瞬時速率v1。依次類推可求出點(diǎn)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(diǎn)下落的高度。按照以上數(shù)值可以估算出任意點(diǎn)的重力勢能和動能，進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理。中學(xué)生活動：中學(xué)生看書明晰實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。備考《用打點(diǎn)計時器測速度》的實(shí)驗(yàn)，把握用打點(diǎn)計時器檢測勻變速直線運(yùn)動速率的技巧。進(jìn)行新課班主任活動：在中學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前，老師應(yīng)指出如下幾個問題：1、該實(shí)驗(yàn)中選定被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計時起點(diǎn)，O點(diǎn)的速率應(yīng)為零。如何判斷呢？2、是否須要檢測重物的質(zhì)量？3、在架設(shè)打點(diǎn)計時器時應(yīng)注意哪些？為何？4、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？中學(xué)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?yàn)榇螯c(diǎn)計時器每隔0.02s打點(diǎn)一次，在最初的0.02s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)寬度離接近三年2mm的紙帶進(jìn)行檢測；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時間間隔t=0.02s.[來源:Z.xx.k.Com]2、因?yàn)椴豁氁獣缘梦矬w在某點(diǎn)動能和勢能的具體數(shù)值，所以毋須檢測物體的質(zhì)量m，而只需驗(yàn)證就行了。3、打點(diǎn)計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，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(diǎn)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(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。班主任活動：聽取中學(xué)生匯報，點(diǎn)評，幫助中學(xué)生解決困難。中學(xué)生活動：中學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。【課堂訓(xùn)練】（1）為進(jìn)行"驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理"的實(shí)驗(yàn)，有下述器材可供選用：鐵架臺，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中毋須要的器材有：；缺乏的器材是。
（2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理時，假若以v2／2為橫軸，以h為縱軸，按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，能夠驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理，其斜率等于的數(shù)值。（3）在做"驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理"的實(shí)驗(yàn)時，用打點(diǎn)計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個點(diǎn)，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點(diǎn)。現(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時間間隔均為T。按照紙帶檢測出的距離及打點(diǎn)的時間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動的加速度大小表達(dá)式為。在打第5號計數(shù)點(diǎn)時，紙帶運(yùn)動的瞬時速率大小的表達(dá)式為。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理，為減少實(shí)驗(yàn)偏差，應(yīng)選擇打下第號和第號計數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對象。[來源:學(xué)|科|網(wǎng)]（4）某次"驗(yàn)證機(jī)械能守恒定理"的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計時器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選定的計數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的寬度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。[來源:Zxxk.Com]①打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)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(diǎn)計時器打B點(diǎn)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(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中機(jī)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(diǎn)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(jī)械能守恒。【課堂小結(jié)】思維方式是解決問題的靈魂，是數(shù)學(xué)教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)覺過程是培養(yǎng)中學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方式和實(shí)踐活動，數(shù)學(xué)教學(xué)就成了無源之水、無本之木。中學(xué)生素養(yǎng)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水底月。南陽教育資源網(wǎng)