2019-2020年高中物理 7.8 驗證機(jī)械能守恒定律 教案 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 7.8 驗證機(jī)械能守恒定律 教案 新人教版必修2 教學(xué)目標(biāo):1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。 2、掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。 教學(xué)重點:掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。 任務(wù)一:原理探究 1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實驗中的具體表達(dá)式。 在圖1中,質(zhì)量為m的物體從O點自由下落,以地作零重力勢能面,下落過程中任意兩點A和B的機(jī)械能分別為: EA= , EB= 如果忽略空氣阻力,物體下落過程中的機(jī)械能守恒,于是有: 上式亦可寫成 為了方便,可以直接從開始下落的O點至任意一點(如圖1中A點)來進(jìn)行研究,這時應(yīng)有:----本實驗要驗證的表達(dá)式,式中h是 高度,vA是物體在A點的 速度。 2、如何求出A點的瞬時速度vA? (引導(dǎo):根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點的瞬時速度vA。) 圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從O點開始依次取點1,2,3,……圖中s1,s2,s3,……分別為0~2點,1~3點,2~4點…… 各段間的距離。 圖2 0 1 2 3 4 s1 s2 s3 h1 h2 h3 h4 根據(jù)公式,t=20.02 s(紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s),可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1,2,3,……各點相對應(yīng)的瞬時速度v1,v2,v3,……. 3、如何確定重物下落的高度? (引導(dǎo):圖2中h1,h2,h3,……分別為紙帶從O點下落的高度。) 根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能,從而驗證機(jī)械能守恒定律。 任務(wù)三 進(jìn)行實驗 一、在學(xué)生開始做實驗之前,老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個問題: 1、該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點:一是第一點O為計時起點,O點的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢? 2、是否需要測量重物的質(zhì)量? 3、在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么?為什么? 4、實驗時,接通電源和釋放紙帶的順序怎樣?為什么? 5、測量下落高度時,某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點算起,不能弄錯。他的看法正確嗎?為了減小測量 h值的相對誤差,選取的各個計數(shù)點要離起始點適當(dāng)遠(yuǎn)些好,還是近些好? 二、學(xué)生進(jìn)行分組實驗。(學(xué)生討論實驗的步驟,教師巡回指導(dǎo),幫助能力較差的學(xué)生完成實驗步驟)(參考實驗步驟) 1.把打點計時器安裝在鐵架臺上,用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點計時器接好. 2.把紙帶的一端用夾子固定在重錘上,另一端穿過打點計時器的限位孔,用手豎直提起紙帶,使重錘??吭诖螯c計時器附近. 3.接通電源,待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶,讓重錘自由下落,打點計時器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點. 4.重復(fù)上一步的過程,打三到五條紙帶. 5.選擇一條點跡清晰且第l、2點間距離接近2 mm的紙帶,在起始點標(biāo)上0,以后各點依次為1、2、3……用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1\h2\h3,……記人表格中. 6.用公式vn=hn+1+hn-1/2t,計算出各點的瞬時速度v1\v2\v3……并記錄在表格中. 各計數(shù)點 l 2 3 4 5 6 下落高度 速度 勢能 動能 結(jié)論 7.計算各點的重力勢能的減少量mgh。和動能的增加量1/2mvn2,并進(jìn)行比較.看是否相等,將數(shù)值填人表格內(nèi). 任務(wù)四 達(dá)標(biāo)提升 (1)為進(jìn)行“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗,有下列器材可供選用:鐵架臺,打點計時器,復(fù)寫紙,紙帶,秒表,低壓直流電源,導(dǎo)線,電鍵,天平。其中不必要的器材有: ;缺少的器材 。 (2)在驗證機(jī)械能守恒定律時,如果以v2/2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ,才能驗證機(jī)械能守恒定律,其斜率等于 的數(shù)值。 (3)在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗時,用打點計時器打出紙帶如圖3所示,其中A點為打下的第一個點,0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點?,F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔,可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達(dá)式為: ____ ____ _。在打第5號計數(shù)點時,紙帶運動的瞬時速度大小的表達(dá)式為___ _____。要驗證機(jī)械能守恒定律,為減小實驗誤差,應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點之間的過程為研究對象。 (4)某次“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中,用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶,如圖4所示,O點為重錘下落的起點,選取的計數(shù)點為A、B、C、D,各計數(shù)點到O點的長度已在圖上標(biāo)出,單位為毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重錘質(zhì)量為1kg。 ①打點計時器打出B點時,重錘下落的速度vB= m/s,重錘的動能EkB= J。 ②從開始下落算起,打點計時器打B點時,重錘的重力勢能減小量為 J。 ③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù),在誤差允許的范圍內(nèi),重錘從靜止開始到打出B點的過程中,得到的結(jié)論是 。 五、小結(jié): ⒈為進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗,有下列器材可供選用:鐵架臺,打點計時器,復(fù)寫紙,紙帶,秒表,低壓直流電源,導(dǎo)線,電鍵,天平。其中不必要的器材有: ;缺少的器材是 。 ⒉物體做自由落體運動時,只受 力作用,其機(jī)械能守恒,若物體自由下落H高度時速度為V,應(yīng)有MgH= ,故只要gH=1/2V2成立,即可驗證自由落體運動中物體的機(jī)械能守恒。 ⒊在打出的各紙帶中挑選出一條點跡 ,且第1、2兩打點間距離接近的紙帶。 ⒋測定第N個點的瞬時速度的方法是:測出與N點相鄰的前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1,,有公式VN= 算出。 ⒌在驗證機(jī)械能守恒定律時,如果以v2/2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ,才能驗證機(jī)械能守恒定律,其斜率等于 的數(shù)值。 六、作業(yè)布置: 1、在《驗證機(jī)械能守恒定律》的實驗中,已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg,實驗中得到一點跡清晰的紙帶(如圖),把第一點記作O,另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點,經(jīng)測量知道A、B、C、D到0點的距離分別為62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根據(jù)以上的數(shù)據(jù),可知重物由0運動到C點,重力勢能的減小量等于_______J,動能的增加量等于_______J。(取三位有效數(shù)字) 學(xué)習(xí)心得:- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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