《实验：验证机械能守恒定律》教案1.doc

《空气的存在》教案
一、教学目标
（一）知识与技能
1、要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律。
2、要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解。
3、通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力。
（二）过程与方法
1、要明确纸带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。
2、通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧。
3、通过对纸带的处理过程，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。
4、通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。
（三）情感态度与价值观
1、通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲。
2、培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。
二、教学重点
1、验证机械能守恒定律的实验原理。
2、实验原理及方法的选择及掌握。
三、教学难点
实验误差分析的方法。
四、课时安排
1课时
五、教学准备
多媒体课件、打点计时器、纸带。
六、教学过程
新课导入：
十米跳台跳水是种技术性较强的运动。运动员在跳离平台后笔直飞出，如果不计空气阻力，思考：他在下落的过程中运动特点是怎样的？机械能是否守恒？怎样验证？
新课讲解：
一、实验思路
这节课我们通过设计实验，通过探究自由落体过程中能量的变化来验证机械能守恒定律。
指导学生阅读课本内容，找出利用自由落体运动验证机械能守恒定律的方法,培养学生的阅读、总结表达能力。
方法总结：在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，总的机械能守恒，验证机械能守恒定律只需验证减少的重力势能等于增加的动能即可。
问题探究：让学生分组讨论、交流，要完成本实验，应该测量的量有哪些,如何测量,并提出解决方案。
明确：测量物体自由下落过程中减少的势能。
方法：测量物体的质量m、下降的高度Δh，利用重力势能的公式计算ΔEp=mgΔh;
测量自由落体下降Δh时的速度v,利用动能的公式计算ΔEk=mv2/2,利用打点计时器处理纸带的方法来求解速度。
方法补充：如何利用纸带求解瞬时速度?
指导学生根据匀变速直线运动的运动学规律，推导瞬时速度的求解方法。
学生通过阅读教材，总结推导过程，教师通过大屏幕投影学生的推导过程：
如图所示，由于纸带做匀加速运动，故有A、C之间的平均速度：。

根据速度公式有：vB=vA+aΔt，vC=vB+aΔt，
故有：vB-vA=vC-vB，
即vB=。
从而：vB=。
总结：匀变速直线运动中，某点的瞬时速度等于以该点为时间中点的两点间的平均速度。
解决方案：利用电火花计时器打出纸带，通过处理纸带，既可以求出物体下降的高度，还可以求出某一瞬时的速度，因此电火花计时器是重要的实验仪器。
原理探究：通过实验，求自由落体的重力势能减少量和相应过程动能的增加量。若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。而且，因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量m，而只需验证=ghn就行了，如果要具体计算出重力势能或动能的数值就需要天平。
总结：指导学生根据实验原理，写出本实验用到的实验器材:
电火花计时器（或电磁打点计时器）；
重物（质量300g±3g）及纸带；
铁架台、夹子、烧瓶夹；
电源。
问题预测:在本实验操作的具体过程中会遇到哪些问题？通过该问题的设置，学生对实验中可能遇到的问题进行预测，并提出相应的解决方法。
1、重物下落的过程中除受重力外，还受到哪些阻力？怎样减小这些阻力对实验的影响?
2、重物下落时最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结的位置?
3、本实验中用的重锤，质量大一些好还是小一些好？为什么？
4、质量是否为本实验必须测量的量?
参考答案：
1、重物下落的过程中，除受重力外，还要受空气阻力和打点计时器给纸带的摩擦力。安装打点计时器时注意保持竖直，重物要选择质量大一些的。
2、为减小测量高度h值的相对误差，选取的各计数点要离起始点远一些。要从起始点开始测量出h1、h2，再求出Δh=h2-h1。
3、锤应该选择质量大一些，体积小一些的，可以有效地减小空气阻力的影响。
4、质量并非必须测量的量，在需要计算具体的能量数值时，需要天平。
二、进行实验
步骤整理：教师指导学生根据实验原理、各种器材的注意事项，总结归纳实验步骤：
如图所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；打点计时器的两根导线接在6伏交流电源上。

用手提着纸带，让重物靠近打点计时器静止，然后接通电源，松开纸带，让