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新課標要求

(一)知識與技能

1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。

2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。

(二)過程與方法

通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學的研究方法。

(三)情感、態度與價值觀

通過實驗驗證，體會學習的快樂，激發學習的興趣;通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀。培養學生的觀察和實踐能力，培養學生實事求是的科學態度。

教學重點

掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。

教學難點

驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。

教學方法

教師啟發、引導，學生自主設計實驗方案，親自動手實驗，并討論、交流學習成果。

教學工具

重物、電磁打點計時器以及紙帶，復寫紙片，低壓電源及兩根導線，鐵架臺和鐵夾，刻度尺，小夾子。

教學過程

(一)課前準備

教師活動：課前布置學生預習本節實驗。下發預習提綱，重點復習下面的三個問題：

1、推導出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。

在圖1中，質量為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的機械能分別為：

EA=，EB=

如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機械能守恒，于是有

EA=EB，即=

上式亦可寫成

該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少。等式說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。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)來進行研究，這時應有：----本實驗要驗證的表達式，式中h是物體從O點下落至A點的高度，vA是物體在A點的瞬時速度。

2、如何求出A點的瞬時速度vA?

根據做勻加速運動的物體在某一段時間t內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。

根據公式，t=2×0.02s(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，……各點相對應的瞬時速度v1，v2，v3，…….例如：

量出0～2點間距離s1，則在這段時間里的平均速度，這就是點1處的瞬時速度v1。依次類推可求出點2，3，……處的瞬時速度v2，v3，……。

3、如何確定重物下落的高度?

圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點下落的高度。

根據以上數值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定律。

學生活動：學生看書明確實驗的各項任務及實驗儀器。復習《用打點計時器測速度》的實驗，掌握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方法。

(二)進行新課

教師活動：在學生開始做實驗之前，老師應強調如下幾個問題：

1、該實驗中選取被打點紙帶應注意兩點：一是第一點O為計時起點，O點的速度應為零。怎樣判別呢?

2、是否需要測量重物的質量?

3、在架設打點計時器時應注意什么?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，某同學認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，選取的各個計數點要離起始點適當遠些好，還是近些好?

學生活動：思考老師的問題，討論、交流。選出代表發表見解。

1、因為打點計時器每隔0.02s打點一次，在最初的0.02s內物體下落距離應為0.002m，所以應從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近兩年2mm的紙帶進行測量;二是在紙帶上所選的點就是連續相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔t=0.02s.

2、因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數值，所以不必測量物體的質量m，而只需驗證就行了。

3、打點計時器要豎直架穩，使其兩限位孔在同一豎直平面內，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。

4、必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。

5、這個同學的看法是正確的。為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數點要離起始點適當遠些好。

教師活動：聽取學生匯報，點評，幫助學生解決困難。

學生活動：學生進行分組實驗。

課余作業

1、完成實驗報告。

2、完成如下思考題：

(1)為進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：

;缺少的器材是。

(2)在驗證機械能守恒定律時，如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出的圖線應是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數值。

(3)在做“驗證機械能守恒定律”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……為連續的計數點。現測得兩相鄰計數點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數點間的打點時間間隔均為T。根據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式為_________。在打第5號計數點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式為________。要驗證機械能守恒定律，為減小實驗誤差，應選擇打下第_________號和第__________號計數點之間的過程為研究對象。

(4)某次“驗證機械能守恒定律”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，選取的計數點為A、B、C、D，各計數點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質量為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根據紙帶提供的數據，在誤差允許的范圍內，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結論是。

[參考答案：(1)不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。(2)通過原點的直線、g.(3)(s6+s5+s4-s3-s2–s1)/9T2，

(s5+s6)/2T，1、5.(4)①1.175，0.69，0.69②0.69，③機械能守恒。]

教學體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本;親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。