《实验：验证机械能守恒定律》教学设计
《实验:验证机械能守恒定律》教学设计
湖南省临澧县第一中学 沈昌剑
本实验属验证性学生实验～实验目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律～要掌握实验方法和技巧、实验数据的采集与处理～
分析
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实验误差～从而不仅从理论上了解机械能守恒定律～而且通过实际观测从感性上增加认识～深化对机械能守恒定律的理解。教材中介绍了测量瞬时速度的更为简单而准确的方法～要明白其道理。然而作为教者～却不能生硬对教材“惟命是从”～实际操作中可对装置中计时器的安装稍作改进??降低计时器高度～这样一来虽然纸带的利用率降低～但其有效长度的利用仍然是足够的。
【教学目标】
1(理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。
2(知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。
3(能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。
4(能定性地分析产生实验误差的原因，并会采取相应的
措施
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减小实验误差。
【教学重点】
验证机械能守恒定律的实验原理。
【教学难点】
验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
【教学方法】
探究、讲授、讨论、学生分组实验、练习。
【教学手段】
多媒体教学。
【教学用具】
多媒体
课件
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(配套设备)、电火花计时器、重物(质量300g?3g)、纸带、铁架台、烧瓶夹、电源。
【教学过程】
?复习&引入
上节课我们学习了机械能守恒定律，掌握了机械能守恒定律的条件和公式。这节课我们通过实验来验证一下机械能守恒定律。
一、实验介绍
1(实验目的:验证机械能守恒定律。
2(实验原理:本实验验证极其简单情形下的机械能守恒??自由落体运动。而且，针对的是及其特殊的过程??从释放点到某位置。
计量重力势能的改变时，只要测量出过程越过的高度，结合当地的重力加速度即可。计量动能改变时，启用了打点计时器??根据打出的纸带求末状态的瞬时速度(依据“匀变速运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度”)。
二、实验步骤
1(按图安装实验器材，电源接学生电源，并将输出电压调至4~6V交流。接通电源前，用手提升纸带至重锤靠近打点计时器处。
2(先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。关闭电源，取下纸带备用。
3(重复步骤2两次，打出3条纸带。
4(取点迹清晰，且第一、二点距离接近2mm的纸带进行测量。先将第一点记为O点，然后在纸带上任取5个连续的点(或间隔点数相同的点)1( 2( 3( 4( 5 ，如下图所示。
(验证O点到2点过程机械能守恒的方程为:mgh =m，其中T为1点到2 52
点(或2点到3点)之间的时间间隔，如果在误差允许的范围内等式成立，试验就是成功的。同理，可以验证O点到3点过程、O点到4点过程的机械能是否守恒。
6(拆下器材，放回原处。
三、数据处理&分析
好，依据刚才的实验，我们采集整理以下信息:
数据 增加的动能瞬时速度v减少的重力势能n 下落高度h(m) n(m/s) mgh(J) n序号 m(J) 1 2 3 4 5
实验结论:
在实验误差允许的范围内，重锤减少的重力势能 增加的动能，所以，总的机械能是 。
过渡:另外，我们还有一些细节问题需要特别注意，下面一起来汇总。
注意事项:
1(本实验中的阻力(空气阻力、纸带阻力)是客观存在的，只有当重锤的重量足够大，才能确保阻力远小于重力，近似满足机械能守恒的条件。
2(如果我们得到的式子是mgh,m，是正常的，因为有介质阻力作负功;反2
之，如果得到mgh,m，则说明实验有问题。 2
3(取第一、二点间距为2mm进行数据处理的道理是:只有当振针抬起的一刻释放纸带，才会有第一、二点之间的距离为2mm ，反之，如果振针运动到空中时释放纸带，则第一、二点之间的距离必然会小于2mm(因为运动时间不足0(02s)。对于第二种情形，则相当于初速度打第一点时初速度不为零(事实上是“小于”零)，所以不是本实验所规定的考查过程。
很显然，如果我们考查的是中途的任意两点之间的过程，则2mm的这个要求是不必要的。
4(本实验不需要测量重锤的质量。
2 5(重力加速度不能取10m/s ，因为这是一个考查实际重力势能变化的问题。加速度也不能通过纸带求出，如果是这样，我们所验证的守恒关系将是一个恒等关系??从理论的角度看，本实验可以这样看:重锤的加速度从多大的程度接近重力加速度，就是过程从多大程度上满足机械能守恒定律。
四、课堂小结
本节课主要学习了:1(实验目的:用自由落体运动验证机械能守恒。2(纸带的选取及重物速度的测量方法。3(实验的误差来源及注意事项。希望同学们课后将整个
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温习一遍后再认真回忆一下实验注意事项，毕竟，细节决定成败。
五、作业布置
1(完成实验
报告
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;
2(教材“问题与练习”第1、2题上作业本。
【教学反思】
作为实验课的教后感，酸甜苦辣均有，更加深刻～讲实验，背实验，在黑板上画实验均不能代替学生亲手做实验。上好实验课的一个重要前提是要有耐心。部分学生连日常生活起居也许还需要特别照顾，那若本着“因材施教”的原则，这部分学生的物理实验课应让其达到何等的知识、技能、道德标准，令人费解～一半学生渴望实验课提高自己，一半学生渴望实验课发泄自己。那我想真正能体现一名教师课堂“驾驭能力”的必定是实验课，物理组同仁哪位前辈愿意公开一堂实验课，我想拜学。抱着微弱的希望，还是期待实验考查(动手操作部分)真正独立列入高考考查科目，让我们学生的手真
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