高中物理人教版必修第二册复习课：实验：验证机械能守恒定律（一）.docx

教学设计

课程基本信息

学科

高中物理

年级

高一年级

学期

秋季

课题

实验：验证机械能守恒定律

教学目标

1.要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物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。

教学重难点

重点是实验原理和数据处理，其中实验数据运算处理及误差分析是教学难点。

教学过程

环节一基础知识储备

一、实验目的

验证机械能守恒定律。

二、实验原理

通过实验，求出做自由落体运动的物体重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，则说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。

三、实验器材

电火花打点计时器、纸带、重物(带夹子)、铁架台(带铁夹)、刻度尺。

四、实验步骤

1．安装：将打点计时器固定在铁架台上，接好电路。

2．靠近：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近。

3．打点：先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸

带重复做3～5次实验。

4．选取：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。

5．进行数据处理并验证。

五、数据处理

方案1：取起始点和第n点计算，验证mghn＝??/??mvn2是否成立。

方案2：取较远两点A、B计算，验证mghAB＝??/??mvB2－??/??mvA2是否成立

方案3：选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，描绘??/??v2-h图像，看图像是否是一条过原点且斜率为g的直线。

问题1：怎样测定第n个点的瞬时速度？

问题2：是否需要测量重物的质量？

问题3：实际物体下落，mgΔh和Δ

六、误差分析

问题1：该实验的误差主要来源于哪些方面？

问题2：为减小误差注意事项有哪些？

环节二典例深度研析

命题点一教材原型实验

例1.(1)甲同学实验时进行了如下操作，其中正确的是________(填选项前的字母)。

A．需使用天平测出重物的质量

B．安装打点计时器尽量使两个限位孔在同一竖直线上

C．重复操作时尽量让重物从同一位置开始下落

D．测量纸带上某点A到第一个点间的距离h，利用v＝2g?计算A点的速度

(2)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，图中O点是打点计时器打出的第一个点，则重物(质量为0.3kg,当地重力加速度为9.8m/s2)由O点运动到C点时:

①C点的读数为cm；

②重力势能的减少量是________J，动能的增加量是____________J.重力势能的减少量________(填“”、“=”或“”)动能的增加量(保留3位有效数字)；

③根据计算的数据得出的结论：_________________________________．

命题点二实验的拓展与创新

例2.在验证机械能守恒的实验中，如图甲放置实验器材，遮光片与小车位于气垫导轨上(视为无摩擦力)，接通电源，释放托盘与砝码，并测得：

a．遮光片长度d

b．遮光片小车到光电门长度l

c．遮光片小车通过光电门时间?t

d．托盘与砝码质量m1，

小车与遮光片质量m2

(1)小车通过光电门时的速度为________；

(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为______，动能增加量为_________________；

(3)改变l，做多组实验，作出如图乙以l为横坐标、以(d?t)2为纵坐标的图像，若机械能守恒成立，则图像斜率为________。

环节三真题强化训练

例3.（2021·浙江·高考）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是。

(2)已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g=9.8m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值?Ep=

C点的动能?EkC=J,（均保留3位有效数字）。比较EkC与?

A．工作电压偏高??????B．存在空气阻力和摩擦力??????C．接通电源前释放