7.9 实验：验证机械能守恒定律—人教版高中物理必修二教案

人教版高中物-理必修二
7.9实验：验证机械能守恒定律
教案
一、教学目标
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胡金毕:
体现三维目标1.知识与技能2.过程与方法3.情感态度与价值观
理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量；
知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法；
能正确进行实验操作，能够根据实验数据得分析得出实验结论；
能定性的分析产生实验误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差。
教具准备
投影仪、多媒体课件
教学过程
实验原理
通过实验求出重物做自由落体运动时重力势能的减少量、相应过程动能的增加量，若二者相等，即可验证机械能守恒定律。实验装置如图所示。
实验器材
铁架台(带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺。除了上述器材外，还必须有学生电源(交流4～6
V)。
选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？
本实验要不要测量物体的质量？
为什么纸带上的前两个点间的距离应接近2mm？
巩固训练
1．(多选)在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要测量的有(　　)
A．重物的质量
B．重力加速度
C．重物下落的高度
D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
【答案】：CD　
【解析】：本实验无需测量重物的质量，重力加速度需用当地的重力加速度。
2.
用如图所示装置验证机械能守恒定律，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是
(　　)
A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量
B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量
C．重力势能的减少量等于动能的增加量
D．以上几种情况都有可能
【答案】：A
【解析】：由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减少量大于动能的增加量，A正确。
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)实验的研究对象是________(填“纸带”或“重物”)。
(2)供选择的重物有以下四个应选择(　　)
A．质量为100
g的钩码
B．质量为10
g的砝码
C．质量为200
g的木球
D．质量为10
g的塑料球
(3)给打点计时器提供的电源如下，应选择(　　)
A．4节干电池
B．3节蓄电池
C．学生电源4～6
V，交流输出
D．学生电源4～6
V，直流输出
【答案】：(1)重物　(2)A　(3)C
【解析】：（1）本实验研究的是重物。（2）质量为100
g的钩码
，阻力小提高实验精度；（3）根据打点计时器工作电压，需要学生电源4～6
V，交流输出，故A正确。
4．“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用图示的甲或乙方案来进行。
(1)比较这两种方案，____________(填“甲”或“乙”)方案好些。
(2)该同学开始实验时情形如图丙所示，接通电源释放纸带，请指出该同学在实验中存在的两处明显错误或不当的地方：①__________________；②_______________。
丙　　　　　
　　　　　　丁
(3)某同学通过实验方案甲验证机械能守恒，已知当地重力加速度g＝9.80
m/s2.实验选用重锤质量为0.5
kg，纸带上连续的点A、B、C、D至O点的距离如图丁所示(O点为开始下落点)，则重锤从O运动到C，重力势能减少________J，重锤经过C时，其动能增加________J。
【答案】：(1)甲　(2)打点计时器接了直流电源　重物离打点计时器太远了　(3)2.75　2.72
【解析】：（1）根据实验的操作可控而言，甲容易控制；（2）打点计时器接了直流电源　重物离打点计时器太远了；（3）根据重力势能公式得：，根据动能表达式：。