欢迎来到莲山课件网!

您当前的位置:

温馨提示:部分文件查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载不会出现此问题,请放心下载。

人教版高中物理必修二:7-9 实验《验证机械能守恒定律》优秀教案

《验证机械能守恒定律实验》创新设计

 

一、实验教学目标

(一)知识与技能

1)理解实验的设计思路,明确实验中需要测量的物理量。

2)会使用数字计时器,会利用光电门测物体瞬时速度。

3)能正确进行实验操作,根据实验数据的分析得出结论。

4)能定性分析产生误差的原因,并采取相应措施减小误差。

(二)过程与方法

通过验证机械能守恒定律体验验证过程与物理学的研究方法。

(三)情感态度与价值观

通过亲自实践,培养学生观察和实践能力,培养学生实事求是的态度和正确的科学观。

(四)重难点分析

重点:掌握机械能守恒定律的实验原理。

难点:验证机械能守恒定律的误差分析及减小误差的方法。

二、实验创新--内容和方法设计

<!--[if !supportLists]-->(一)<!--[endif]-->教材实验分析

    在人教版物理教材中,这个实验的方案是利用打点计时器、重锤、铁架台等器材完成的(如右图)。实验时让重锤连接纸带穿过打点计时器做自由落体运动,通过纸带上的点测量和计算出下落高度和相应瞬时速度,得到这个过程中减少的重力势能和增加的动能,验证两者是否相等,以此验证机械能守恒。该实验原型的不足之处有:

<!--[if !supportLists]-->1、<!--[endif]-->实验器材多,安装较复杂,若作为课堂演示实验,可视性不强。2、从以往的经验看,学生实验时常见问题主要有纸带难以控制竖直方向导致摩擦较大,纸带上打出的点迹不清晰,测量距离存在偶然误差,因此利用纸带上的点计算瞬时速度存在较大误差。3、装置只能验证单个物体机械能守恒,无法验证系统机械能守恒,不具有普遍性和说服力。

    为了解决这些问题,我设计了如下两个实验方案。

(二)实验创新设计

(1)用“摆”验证机械能守恒定律(课堂演示)(实验装置示意图及实物图如下)

 

 

方法及内容设计将一张标有刻度的白纸钉在木板上,I和Ⅱ位置固定两个光电门连接计时器,计时器测得摆依次通过两个光电门的挡光时间。摆进行了改造,用一根长圆柱代替摆球,因为摆球难以控制其球心通过光电门中心,而长圆柱就就能很好地解决这个问题。圆柱的直径由游标卡尺测出,这样就可以求出摆依次经过两个光电门的瞬时速度0是释放位置,I是最低点,由于两个光电门是固定的,因此I两个位置高度差h2固定。改变摆的释放高度h1,那么通过IⅡ位置的速度也相应改变,可以进行多次测量。

数据处理:在数据处理方面,需要测量的量有圆柱摆的直径d,下落高度h1以及通过两个光电门的遮光时间t1和t2。验证0到I下落过程重力势能减少和动能增加是否相等,I到Ⅱ上升过程验证重力势能增和动能减是否相等。表格如下:圆柱摆直径____________


ƒ优点:1仪器精简,可视性操作性都比较强,适合课堂演示;2计时器和光电门测瞬时速度可以大大提高实验精准性。

<!--[if !supportLists]-->(2)<!--[endif]-->用滑轮系统验证机械能守恒定律(学生实验)(实验装置示意图及实物图如下)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

方法及内容设计实验仪器有铁架台、刻度尺、定滑轮、两个已知质量的重锤(m1>m2)、光电门、计时器和遮光片。首先,将定滑轮、光电门如图所示的位置固定在铁架台上。轻绳连接两个重锤绕过定滑轮。由于重锤体积较大,无法穿过光电门遮光,因此用一片宽度为一厘米的纸片作为遮光片贴在重锤上。将重锤1提升一定高度,记录遮光片到光电门的距离h,让其由静止自由落下,取重锤1自初始位置到光电门为整个过程。从计时器上可以读出遮光片经过光电门的遮光时间,由此可以算出重锤1经过光电门的瞬时速度,由于两重锤通过同一段绳子相连,因此同时刻2的速度v2=v1。这样就可以得到整个过程中系统减少的机械能,增加机械能

看增和减的量是否相同来验证机械能是否守恒。

数据处理在数据处理上可以采用列表法和图像法。列表法需要记录的数据有:重锤1下落高度h和遮光片遮光时间t。算出速度,由此验证增减的机械能是否相同。


还可以采用图像法处理数据。如果机械能守恒,必然得到h和v1平方满足正比关系(推导过程如下图解析)。以h为纵轴,v1平方为横坐标建立坐标轴,描点作出的图像应该是一条过原点的直线,并且斜率值确定。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ƒ优点1、装置可以验证系统机械能守恒2、计时器光电门测速更精准3、实验测量量少,数据处理方便。

<!--[if !supportLists]-->(三)<!--[endif]-->教学过程设计


反思与评价

1、两个实验中,滑轮系统机械能守恒实验误差大些。这是由于定滑轮有一定的转动动能,加之细绳与滑轮之间有摩擦。为了减小系统误差,我做了如下尝试:将定滑轮固定不转动,在滑轮凹槽内涂上润滑油,把棉线换成鱼线。改造后的系统误差得以减小。

2、一些小组在实验规范操作、数据正确处理的情况下仍有较大误差,原因在于习惯性将g值取成  。应强调,在实验中g值应取当地重力加速度。本地g=   

3、近几年高考更多地考查学生对实验的创新设计。验证机械能守恒定律,原则上只要能测出物体速度大小和它竖直下落高度,就可以进行验证。因此,我抛砖引玉,鼓励同学们合作探究、大胆创新,征集各小组实验方案,得到意想不到的效果。下面是几组创新方案的展示:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

这样的教师主导学生主体的教学模式极大的提高学生的学习兴趣和探究能力。在今后的教学中,我将会做更多这样的尝试。

 

点评:

+1
0

分享:

文档格式:doc

下载文档
版权申诉 举报

版权声明:以上文章中所选用的图片及文字来源于网络以及用户投稿,由于未联系到知识产权人或未发现有关知识产权的登记,如有知识产权人并不愿意我们使用,如果有侵权请立即联系:55525090@qq.com,我们立即下架或删除。

客服服务微信

55525090

手机浏览

微信公众号

Copyright© 2006-2020 主站 www.5ykj.com , All Rights Reserved 闽ICP备12022453号-30

版权声明:以上文章中所选用的图片及文字来源于网络以及用户投稿,由于未联系到知识产权人或未发现有关知识产权的登记,

如有知识产权人并不愿意我们使用,如果有侵权请立即联系:55525090@qq.com,我们立即下架或删除。