实验：验证机械能守恒定律教学设计 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docxVIP

课时教学设计

课题

第八章第五节验证机械能守恒定律

授课时间：2024年6月27日

课型：新课（观察探究课）

课时：一课时

教教学目标

物理观念：1.能通过合作设计实验方案，获取数据。

科学思维：2.能分析数据，验证机械能守恒定律，能反思实验过程，尝试减小实验误差。

科学探究：3.能认识科学规律的建立需要实验证据的检验。

科学态度与责任：通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然科学中所蕴含的严谨的逻辑关系，有较强的学习和研究物理的兴趣。

重点难点

重点：1.实验方案的设计及数据的获取（重点）

难点：2.实验数据的分析和误差的分析（重点难点）

教学准备

1.机械能能演示器

2.教学PPT课件

教学思路

本节的目的是让学生在理论上学习机械能守恒定律之后，通过对实验数据的分析处理，对机械能守恒定律及守恒条件有更深刻的认识。

本节先从实验思路的讨论开始，创设机械能守恒的情景。研究对象确定后，根据实验目的测量相应的物理量，然后进行数据的分析、处理。

教学过程

活动设计

课前引导提问3.研究机械能守恒的规律

观察各种能量变化演示器4.课堂练习

环节一：课前引导提问

教师活动：提问

什么叫动能？

动能的变化条件是什么？

能量和功之间有什么关系？

什么叫机械能？

动能和势能的公式

能量的单位是什么？

学生活动：让学生回答

物体受到重力的原因而得到的能量

物体的质量和高度的变化

做功是能量变化的过程

物体运动而得到的能量

Ek=0.5mV2Eh=mgh

JKJ

环节二：让学生观察圆周运动

环节三：讨论圆周运动的规律

一、情境引入

复习与回顾：

(1)机械能守恒的条件是什么？

(2)对于一个物体或系统，机械能守恒的表达式是什么？

(3)你是否可以举一些生活中机械能守恒的实例？

二、新课教学

一、实验思路

思考与讨论：(1)根据你所设计验证机械能守恒定律的实验方案，结合机械能守恒定律，你认为在实验中需要测量哪些物理量？

(2)根据你所学的以往的知识，你是否可以说用什么方法或者工具测量这些物理量呢?

二、物理量的测量

(1)根据机械能守恒的条件和你所举的生活实例，你是否可以从中选择一个实例来验证机械能守恒定律呢？

(2)说一说你如何用你选择的实例来验证机械能守恒定律？能否说一下具体的实验设计或者方案呢?

需要测量三个物理量：(1)物体的质量（天平）；(2)物体所处位置的高度（刻度尺）；

(3)物体的运动速度（速度传感器、光电门、纸带平均速度法）。

三、研究自由下落物体的机械能

思考与讨论：(1)如果你要通过研究自由下落物体的机械能变化来验证机械能守恒定律，根据所要测量的物理量，你认为还需要哪些器材？

(2)在使用这些器材进行测量时，你需要注意什么问题?

(3)你是否可以设计出详细的实验方案，完成这个验证实验?

1.实验器材：铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。

2.实验步骤：(1)安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。(2)打纸带：①将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方；②先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落；③关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。

(3)选纸带：选取点迹清晰且第1、2两点间距接近2mm的纸带。

(4)测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。

思考与讨论：

(1)为什么要选择第1、2两点间距接近2mm的纸带？

(2)你如何测量重物下降的高度，测量时如何更加准确的读取数值?

(3)你如何测量纸带上某点的瞬时速度，它的依据是什么?

(4)在这一实验方案中，你认为可以用什么样的方法来验证机械能守恒？

3.数据分析

方法一：利用起始点和第n点计算，代入ghn和eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)，如果在实验误差允许的范围内，ghn＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,n)，则验证了机械能守恒定律。

方法二：任取两点计算。先任取两点A、B测出hAB，算出ghAB。再算出eq\f(1,2)veq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,A)的值。如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,A)，则验证了机械能守恒定律。

方法三：图像法。从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然