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1、人教版高一物理必修2第二学期第八章8.5验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律第八章 机械能守恒定律 8.5 验证机械能守恒定律核心素养目标1、物理观念：物理观念：学会用打点计时器打下的纸带计算物体运动速度。掌握验证机械能守恒定律的实验原理2、科学思维：科学思维：通过用纸带子与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生合作探究的精神。3、科学探究：科学探究：通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习兴趣通过亲身实践，树立时间是检验真理的唯一标准的科学观点，培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是
2、的科学态度4、科科学学态态度度与与责责任任：能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因.教学目标教学重点：1验证机械能守恒定律。2熟悉瞬时速度的测量方法。教学难点：能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因。观看视频自由落体运动自由落体运动（2）进行新课实验目的：验证机械能守恒定律实验目的：验证机械能守恒定律 要证明上式成立，需要知道哪些物理量？需要证明上式成立，需要知道哪些物理量？需要测出重物的质量吗？要测出重物的质量吗？如何获得这些物理量？如何获得这些物理量？不需要测出重物的质量不需要测出重物的质量测量这些物理量，需要哪些器材？测量这些物
3、理量，需要哪些器材？h v实验原理：实验原理：给同学们提供以下实验器材，以小组给同学们提供以下实验器材，以小组为单位自主选择使用实验器材，合作探为单位自主选择使用实验器材，合作探究及完成本节实验：究及完成本节实验：重物重物、打点计时器、墨粉纸盘、纸带、打点计时器、墨粉纸盘、纸带、交流电源、铁架台（带铁夹）、毫米刻交流电源、铁架台（带铁夹）、毫米刻度尺度尺实验器材：实验器材：选择重物时，选择重物时，选轻一点的好选轻一点的好还是重一点的还是重一点的好？为什么？好？为什么？明确实验目的和原理 设置实验情境 选用实验器材 拟定实验方案根据以上几个方面，学生分组讨论进行实验方案设计。然后师生对比分析，确
4、定方案。1、自主交流合作、自主交流合作 设计方案设计方案 根据讨论结果进行分组实验，学生根据讨论结果进行分组实验，学生4人一组进人一组进行实验，完成实验操作，记录实验数据行实验，完成实验操作，记录实验数据 实验完成后，小组代表上台展示本组的实验过实验完成后，小组代表上台展示本组的实验过程、数据，得出实验结果；程、数据，得出实验结果；2、分组实验、分组实验 采集数据采集数据通过实验，我们可以发现通过实验，我们可以发现：自由落体运动中重：自由落体运动中重力势能的减少量与动能的增加量几乎相等。力势能的减少量与动能的增加量几乎相等。在误差允许的范围内，在误差允许的范围内，重力势能的减少量重力势能的减少
5、量等于动能的增加量。即：等于动能的增加量。即：机械能守恒机械能守恒。实验结论：3、处理数据，得出结论、处理数据，得出结论重力势能的减少大于动能重力势能的减少大于动能的增加。的增加。因重物下落中要克服阻力做因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量稍小于重力势能减少量思考与讨论：思考与讨论：重力势能的减少与动能的增加哪个大一些呢？原因是什么呢？4、误差分析、误差分析注意事项注意事项1应尽可能控制实验条件，即应满足机械能应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，
6、采取的措施有：措施有：(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力严格竖直，以减小摩擦阻力(2)应选用质量和密度较大的应选用质量和密度较大的重锤，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以重锤，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小减小体积，可使空气阻力减小2实验中，提纸带的手要实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直，接通电源后，打点计时器工保持不动，且保证纸带竖直，接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带作稳定后再松开纸带3验证机械能守恒时，可以不测出重锤质验证机械能守恒时，可以不测出
7、重锤质量，只要比较量，只要比较v 和和ghn是否相等即可验证是否相等即可验证机械能是否守恒机械能是否守恒4测量下落高度时，为了测量下落高度时，为了减小测量值减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在度可在60 cm80 cm之间之间5速度不能用速度不能用vngtn或或vn计算，否则犯了用机械能计算，否则犯了用机械能守恒定律验证机械能守恒的错误守恒定律验证机械能守恒的错误课堂练习14难点巩固验证验证“机械能守恒定律机械能守恒定律”的实验采用重物自的实验采用重物自由下落的方法由下落的方法
8、(本实验中本实验中g取取9.8m/s2)。(1)通过验证通过验证mv2=mgh来验证机械能来验证机械能守恒定律时，对纸带上起点的要求是守恒定律时，对纸带上起点的要求是_；初速度等于零初速度等于零(2)(2)除了图示的实验器材，下列实验器材中还除了图示的实验器材，下列实验器材中还必须使用的是必须使用的是_(_(填字母代号填字母代号)。A.A.交流电源交流电源B.B.秒表秒表C.C.刻度尺刻度尺D.D.天平天平(带砝码带砝码)AC(3)(3)关于本实验，下列说法正确的是关于本实验，下列说法正确的是_(_(填字母代号填字母代号)。A.A.应选择质量大、体积小的重物进行实验应选择质量大、体积小的重物进
9、行实验B.B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态C.C.先释放纸带，后接通电源先释放纸带，后接通电源AB课堂练习15难点巩固(4)(4)若实验中所用重物质量若实验中所用重物质量m=1.0 kgm=1.0 kg，打点纸带如图所示，打点纸带如图所示，所用电源频率为所用电源频率为50 Hz50 Hz，图中，图中h hA A=27.94 cm=27.94 cm，h hB B=32.79 cm=32.79 cm，h hC C=38.02 cm=38.02 cm。记录。记录B B点时，重物动能点时，重物动能E EkB kB=_=_。从从O O点开始下落至点开始下落至B B
10、点，重物的重力势能减少量是点，重物的重力势能减少量是_，因此可得出的结论是：因此可得出的结论是：_ _ _。(保留三位有效数字保留三位有效数字)vB=m/s=2.52m/sEkB=3.18J3.18JEp=mghB=19.832.7910-2J=3.21J3.21J在误差允许的范围内重物机械能守恒在误差允许的范围内重物机械能守恒课堂练习16难点巩固(5)(5)根据纸带算出相关各点的速度根据纸带算出相关各点的速度v v，量出下落距离，量出下落距离h h，则以，则以 为纵轴，画出的图象应是图中的为纵轴，画出的图象应是图中的 ()mgh=mv2v2=ghC课堂练习17难点巩固(6)(6)某同学用如图
11、某同学用如图3 3所示装置验证机械能守恒定律，将所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上，两端的距离为连在力传感器上，两端的距离为L L。将小球拉至水平位。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F F0 0。已知小球质量为。已知小球质量为m m，当地重力加速度为，当地重力加速度为g g。在误差允。在误差允许范围内，当满足关系式许范围内，当满足关系式_时，可验证机械时，可验证机械能守恒。能守恒。F0-mg=mmgL=mv2F0=3mgF0=3mg【课堂小结】【课堂小结】小结做好实验：验证机械能守恒定律关键是：理解实验原理，熟练运用数据处理方理解实验原理，熟练运用数据处理方法，理解产生系统误差的原因法，理解产生系统误差的原因