85实验验证机械能守恒定律教学设计-高一下学期物理人教版.docx

第5节实验验证机械能守恒定律教学设计

教学课题验证机械能守恒

教材分析

本节课是在学习了机械能守恒定律后对其进行理论验证，旨在通过实际操作来验证理论学习中的机械能守恒定律的正确性。通过本实验，学生不仅能够验证机械能守恒定律，还能够从实验探究中学习到如何设计实验、收集数据、处理数据以及分析实验误差。这些技能是科学研究和实践都必需具备的。误差分析中也涉及到摩擦产生热量，为后面能量守恒的学习做铺垫。

学情分析

学生对重力势能、动能、机械能及机械能转化、机械能守恒条件都有了理论知识的学习；实验技能上，已经会通过打点计时器或光电门测瞬时速度，这些都是本节课实验探究的基础，所以基本实验原理的理解难度不大，但对实验误差的分析可能还是有一定难度

课时目标

（1）明确验证机械能守恒定律的基本思路，掌握实验的操作方法和数据处理技巧。

（2）学生通过实验操作和数据分析，增强对物理规律的探究欲望，形成实事求是的科学态度和尊重科学的责任感。

（3）学生能够分析实验中可能出现的误差，并采取措施减少这些误差对实验结果的影响，培养科学探究和实验误差分析的能力。

重难点

（1）验证机械能守恒定律的实验原理设计及方法的选择与掌握。

（2）正确分析实验误差产生的原因

教学方式与策略小组合作探究法、讨论法

教学活动设计

一、导入新课

教师活动

首先会请同学们回顾上节课的核心内容：机械能守恒定律的表述是什么？条件是什么？等待片刻后，找同学给出答案。继续提问：列举我们生活中常见的机械能守恒例子我们已经从理论上认识了机械能守恒定律，那么理论一定是正确的吗？静等几秒，看来同学是有疑惑的，毛主席说过，实践是检验真理的唯一标准，今天我们将通过实验亲手验证这一科学原理。让我们一起动手，通过实践深入理解机械能守恒的奥秘。此环节旨在激活学生的既有知识，为新课的学习搭桥铺路，同时激发学生对实验的浓厚兴趣，为实验操作做好心理准备。

二、讲授新课

（一）实验思路与理论回顾

活动一自主设计实验

请大家思考，生活中你能找到一个机械能守恒的运动吗？你能从中选取一个，设计实验证明机械能守恒吗？

我将问题抛给全班，待短暂思考后，提问同学，学生不难想到：自由落体、光滑斜面上下滑动、简谐摆动都是理想化的机械能守恒场景。学生分组讨论活动，完成导学案的活动一，设计实验原理。

活动二小组展示实验方案

分小组展示各自小组的设计方案

活动三教师主导，对方案进行评价，改善，得到最优方案

活动四根据讨论改进方案，自主设计表格，进行实验学生分组实验，教师巡视，对学生出现的问题或困难及时纠正、指导、提示。

活动五数据分析与讨论

引导学生思考：如果我们不测质量，实验结果会受影响吗？

提示：在验证机械能守恒时，因方程两边均有质量，可以相互抵消，故不必测量。并继续深入讲解：但在某些情况下，比如需要具体数值比较时，质量的测量还是必要的。各小组展示实验数据，师生共同对数据进行分析，归纳总结实验结论。

活动六误差分析与实验反思

根据实验数据，教师主导，学生分组讨论误差产生的原因，实验中常见的误差来源，如空气阻力、计时器误差，并教授减小误差的技巧。分析过程中展示神州飞船返回舱成功着陆的视频，进行爱国主义教育，增强学生民族自豪感。最后，我会组织全班进行实验反思：每次实验都是一次学习与成长的机会，让我们思考，这次实验中有哪些做得好的地方，哪些地方可以改进。

学生活动

学生们在小组内分享自己的实验心得，有的提出实验中的困惑，有的则分享如何通过调整实验细节提升数据精度的经验。

三、巩固练习与小结

某校实验社团欲利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M的物块A、B，A下端与通过打点计时器的纸带相连，B上放置一质量为m的金属片C，固定的金属圆环D处在B的正下方，系统静止时C、D间的高度差为h。先接通打点计时器，再由静止释放B，系统开始运动，当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止。

（1）如已测出B穿过圆环D时的速度大小v，该实验中需验证的等式是________（用M和m、v和重力加速度g表示）。

还可运用图像法加以验证：改变物块B的释放位置，重复上述实验，记录每次C、D间的高度差h，并求出B刚穿过D时的速度v，作出v2h图线如图乙所示，根据图线得出重力加速度的表达式g=________，判断系统机械能是否守恒。

（2）社团同学认为，由于阻力的作用会使实验误差较大，故欲先行测量阻力的大小，然后再进行验证。已知下面图中用轻细绳跨过轻滑轮连接的两个小物块的质量分别为M和m，且Mm，打点计时器打点的周期为T，重力加速度为g，纸带的质量不计。由静止释放M，小物块m上拖着的纸带通过打点计时器打出一条点迹清晰的纸带，并测出计时点1到计时点2之间的距离为x1，计时点4到计时点5之间的距离为x2?，