高中物理必修二教案-7.9实验：验证机械能守恒定律1-人教版

实验：验证机械能守恒定律
教学目标
知识技能
理解机械能守恒定律的实验原理、实验方案及设计思路。
会使用打点计时器独立完成实验
会处理实验数据
能根据实验数据分析误差来源
过程方法
经历实验设计的过程，体会所采用的科学方法。
通过分组实验，提高动手能力、协作意识；提高解决实际问题的能力。
通过误差分析，学会改进实验方法
情感态度与价值观
通过亲自动手设计实验，展示创造性个性，提升合作的技巧和责任，收货成功的喜悦。
通过验证机械能守恒定律，经历一次从理论到实践、从实践上升到更高的理论认识过程。
从机械能守恒联想到能量守恒，体会守恒思想的重要意义。
教学重难点
重点：
理解实验原理、实验方案以及设计思路。
2. 操作实验以及记录和处理数据。
难点：
实验设计思路。
实验误差分析。
教学设计
复习引导
提问1.机械能守恒定律成立的条件是什么？
回答：只有重力或弹力做功情况下系统机械能守恒。
提问2.生活中什么物体的什么运动机械能守恒？
回答：自由落体 各种抛体运动 物体沿光滑轨道下滑等等
提问3. 运用机械能守恒定律解题的表达式是怎样的？
答案：EP1+EK1=EP2+EK2 mgΔh=EK2-EK1
实验
提问：1.验证机械能守恒要验证什么关系？
回答：mgΔh=1/2mv22-1/2mv12
提问：用EP1+EK1=EP2+EK2验证机械能守恒定律会遇到什么困难
回答：用EP1+EK1=EP2+EK2验证时需要测量初位置和末位置的势能，而势能具有相对性，势能大小跟零势能位置选取有关。而用mgΔh=EK2-EK1验证时只需要测量下落的高度，实验较为方便。
教师：非常好。
提问：什么物体的什么运动过程可以用来验证机械能守恒？
回答：自由落体 各种抛体运动 物体沿光滑轨道下滑等
提问：如果要你选择你会选什么运动来验证机械能守恒定律？为什么？
回答：选择自由落体运动来研究。原因是自由落体运动只受重力机械能是守恒的，而且相对其它情况自由落体运动情况简单，要记录物体运动也相对容易。
教师：其实能用来验证机械能守恒定律的运动有很多，实验的方案也各有不同。但是自由落体运动是各种情况中最简单的，而且受实验室条件的限制，我们就选择自由落体运动来研究机械能守恒定律。
提问：运用自由落体运动验证机械能守恒需要测量什么量？
回答：物体下落的高度Δh起始位置的速度V1和结束位置的速度V2
提问：用什么实验器材怎样来测量这些物理量？

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用什么记录物体做自由落体运动的过程？
用什么测物体下落的高度？
怎么测物体下落到某一位置的速度？
回答：能用来记录运动物体运动情况的器材是打点计时器。刻度尺用来测量物体下落的高度。而由打点计时器所打的纸带就能测出物体下落到某位置时的速度。
教师：我们已经知道了验证机械能守恒定律的实验原理以及需要测量的物理量那么如何来设计实验及组装实验器材来完成这些物理量的测量。
实验装置图
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实验步骤
将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔。
用手提着纸带最上端，让重物靠近打点计时器，然后接通电源，静止松开纸带，让重物自由下落，纸带上打下一系列小点。重复几次。
从打点的纸带中挑选点迹清晰的纸带，用刻度尺测量1点到2、3、4……之间的距离填入表格中，计算出减少的重力势能。
根据公式v=(hn+1-hn-1)/2T，计算物体在打下点1、2、3…..时的即时速度，计算相应的动能增加量大小。比较势能减少与动能增加间的关系。
实验注意事项
打点计时器安装时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。计时器距离地面约为1m.
实验时，松开纸带前，需保持纸带不动，接通电源后，让打点计时器正常工作后才松开纸带让重物下落，以保证第一个点是一个清晰的点。
重物的选择要选密度大的材料来做。
学生自己分组实验
教师指导
数据采集
让学生将测得数据输入电子表格经行验证
提问：由所得的数据能得到什么样的结论？
回答：在实验误差允许的范围内机械能守恒。
提问：势能的能减少与动能你的增加为什么总是不同？
回答：实验过程会有各种因素影响到实验的结果。比如空气阻力，纸带与打点计时器之间的摩擦，测量带来的误差等。
提问：按照理论分析势能减少与动能增加之间的关系是怎么的？
回答：由于阻力的存在势能的减少总是大于动能的增加。
总结
本堂课主要学习了一下内容。
验证机械能守恒定律的实验原理
选择何种运动来验证，为什么？
实验需要测量哪些量？如何来测量？
如何组装实验器材？
实验过程是怎样的？要注意哪些要点？
如何采集数据？如何处理数据？
分析得到结论。