第一篇：課堂改進案例——《實驗驗證機械能守恒定律》

課堂改進案例——《實驗 驗證機械能守恒定律》

劉佃慶

機械能守恒定律是力學中的一個重要規律。本節由學生小組合作設計驗證這個規律的實驗方案，并按照設計的實驗方案進行實際操作、觀察、測量、記錄和處理實驗數據。因此，本教學設計注重了在過程中培養學生的科學素養。通過積極的創造性活動，使學生參與并體驗了設計方案形成的思維過程，從中體會實驗設計的樂趣和艱辛，感悟了科學實驗的本質和價值，從而使學生形成科學的情感態度與價值觀。經過這樣的過程，所獲得的不僅僅是驗證了一條規律，而是像科學家那樣經歷了一次科學探究的過程，會體驗到發現、創造和成功的樂趣。

這節課的流程如下：

1、通過播放生活中三個常見的運動實例，第一個實例為蹦極（自由落體運動），第二個為投籃（拋體運動），第三個為蕩秋千（擺動），通過實例情景引入本課內容、回顧機械能守恒的條件及表達式，激發學生的學習興趣，同時三個物理模型也為下一步學生利用實驗驗證機械能守恒定律提供了三種不同方案，學生從中選擇出最易操作、最簡單的運動即自由落體運動。

2、在學生選擇了自由落體運動作為研究方案后，設置問題，即質量為m的物體從O點自由下落的過程，通過問題串的形式引導學生自主合作探究出本節課要做什么（即實驗目的），怎么做（實驗原理），測量那些物理量，如何測量，選擇哪些器材測量等問題，通過小組合作在解決了這些問題的同時也就把本節課的實驗原理、實驗操作、器材的選擇等問題解決了，也就設計出了實驗方案。

3、學生設計完實驗方案后，進行分組實驗，分組實驗先由組長分配任務，再開始實驗操作，在操作過程中每個同學都有事做，而且要在操作過程中發現操作中的困惑，及時提出問題，討論問題，老師巡回指導，在指導過程中幫助學生解決問題。

4、實驗操作完后學生要選擇紙帶進行數據的記錄。引導學生從實驗中打出的5、6條紙帶中選擇一條理想的紙帶，并引導學生準確測量數據并記錄。

5、實驗數據處理，先是讓學生提出自己處理數據的方法，學生很容易想到把每一組數據都計算出來后，比較每組數據的gh是否等于v2／2，這種方法固然很好，可以驗證。這時老師引導學生用這種方法計算量大且不直觀，如何更方便快捷直觀的處理數據，繼續引導學生利用所學信息技術知識，應用電腦數據處理軟件擬合出實驗數據的圖像，分析如果圖像呈現什么特點說明可以驗證。學生動手操作計算機，將數據輸入電腦軟件，擬合圖像，教師通過局域網和電腦軟件將學生處理數據的過程投放到大屏幕供所有學生觀看。這樣除了動手操作的學生，每個學生都能看到操作過程，讓每個學生都有事做。擬合完圖像后再由教師引導學生分析圖像，得到結論即在誤差允許的范圍內，機械能守恒。

6、最后是課堂評價，留給學生3分鐘時間，思考反思這節課學到了什么，存在的不做，主要從實驗操作和小組合作兩個方面進行。小組互評老師點評。結束課程。

這節課的課堂改進點主要體現在以下幾點：

1、采用小組合作探究式教學方式。

傳統的實驗教學是老師講實驗原理、實驗步驟、實驗操作等，然后讓學生按照老師的講解做實驗，老師認為各個細節都講解到了，學生也該理解了。實際上，在實踐中，學生不止一次地暴露這樣或者那樣的問題，而這些問題在老師看來，自己講了那么多次，學生的錯誤實在讓他們費解。

于是采用小組合作探究方式，教師設置問題情境，通過問題串的形式，引導學生討論出實驗原理，設計出實驗方案。在學生討論和設計的過程中，同時解決做什么，怎么做，如何做，用什么做等問題，為下一步的分組實驗做好準備。

2、提供大量實驗器材供學生選擇。

這節課提供給了學生大量器材供學生選擇，主要因為器材的選取是高考和學業水平考試的考點之一，而且通過學生自主選擇器材能加深學生對本實驗的理解。實驗中實驗器材的選擇，同樣也是在探究完實驗原理和實驗步驟之后，學生很自然的總結出來的。

3、數據處理采用信息技術輔助處理。

這節課的數據處理原來要占用大量的時間和精力，因為都是測量值，小數點本身就多，而且還要計算平方，計算量特別大，而現在的高考及學業水平考試對數值的計算要求比較低，所以通過計算機數據處理軟件來處理數據，學生只需將測量數據輸入電腦，就可以擬合出圖像，通過分析圖像得到結論。再通過局域網的架設，將學生處理數據的過程全程展示給所有學生。現在隨著信息技術的普及，越來越多的應用到我們的教學中來，如何實現信息技術與教學的融合，值得我們不斷思考和實踐，這節在這方面做了大膽那的嘗試，效果比較明顯。

整節課是以小組合作的方式進行的，通過小組合作探究實驗原理，設計出實驗方案；通過小組合作分工進行實驗、測量數據、分析數據。學生們在合作的過程中相互幫助，通過討論解決問題，在實驗操作中相互協作，共同完成實驗。成功的完成了本課的學習任務，達到了實驗的效果。通過以上教學過程不僅在課堂形式上進行了改進，而且的確讓學生在親身體驗中學到了知識，掌握了實驗操作。

回顧這節課，深刻地悟出了這樣的道理，教師的作用不是告訴學生什么，而是恰到好處地引導學生自己去探究去思考。

第二篇：實驗驗證機械能守恒定律

實驗驗證機械能守恒定律

1．(9分)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中需要用工具測量的有()；通過計算得到的有()

A．重錘的質量 B．重力加速度

C．重錘下落的高度

D．與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度

sn＋sn＋

1【解析】 重錘下落的高度從紙帶上用毫米刻度尺測量．某點速度由公式vn＝或

2T

hn＋1－hn－1vn＝

2T

【答案】 C D

2．(9分)在驗證機械能守恒定律的實驗中有關重錘質量，下列說法中正確的是()A．應選用密度和質量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力 B．應選用質量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時更接近于自由落體運動 C．不需要稱量錘的質量

D．必須稱量重錘的質量，而且要估讀到0.01g 【解析】 本實驗依據的原理是重錘自由下落驗證機械能守恒定律，因此重錘的密度和質量應取得大一些，以便系統所受的阻力和重錘的重力相比可以忽略不計，以保證重錘做自

2由落體運動．本實驗不需要測出重錘的質量，實驗只需要驗證gh＝就行了．

2【答案】 AC 3．(11分)(2009·深圳調研)某同學利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律，實驗的簡易示意圖如圖所示，當有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．所用的XDS—007光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d＝3.8×10－3m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門．某同學測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與圖中所示的高度差Δhi并對部

2分數據進行處理，結果如下表所示．(取g＝9.8m/s，注：表格中M為直尺質量)

(1)從表格中數據可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用vi簡要分析該同學這樣做的理由是________．

(2)請將表格中數據填寫完整．

(3)通過實驗得出的結論是________________．

(4)根據該實驗請你判斷下列ΔEk—Δh圖象中正確的是dti()

【解析】(1)因瞬時速度等于極短時間或極短位移內的平均速度．(4)因為ΔEp＝mg·Δh，ΔEp＝ΔEk，所以ΔEk＝mg·Δh，所以正確答案為C.【答案】(1)瞬時速度等于極短時間或極短位移內的平均速度(2)4.22 3.97M或4.00M 4.01M或4.02M(3)在誤差允許的范圍內，重力勢能的減少量等于動能的增加量

(4)C

4．(11分)在利用電磁打點計時器(電磁打點計時器所用電源頻

率為50Hz)“驗證機械能守恒定律”的實驗中：

(1)某同學用如圖所示裝置進行實驗，得到如圖所示的紙帶，把第一個點(初速度為零)記作O點，測出點O、A間的距離為

68.97cm，點A、C間的距離為15.24cm，點C、E間的距離為

216.76cm，已知當地重力加速度為9.8m/s，重錘的質量為m＝

1.0kg，則打點計時器在打O點到C點的這段時間內，重錘動能的增加量為________J，重力勢能的減少量為

________J.(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a＝________m/s2.(3)在實驗中發現，重錘減少的重力勢能總大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘帶著紙帶下落的過程中存在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求重錘下落過程中受到的平均阻力大小為________N.【解析】 本題主要考查“驗證機械能守恒定律”這個實驗的基本原理和應用，并且綜合了牛頓第二定律．

32.00×10－

2(1)C點速度vC＝m/s＝4.00m/s 4T4×0.02

該過程動能的增加量

112ΔEkmv2C＝1.0×(4.00)J＝8.00J 22

該過程重力勢能的減少量為ΔEp＝mg·OC

＝1.0×9.8×(68.97＋15.24)×10－2J＝8.25J.(2)加速度a＝(2T)(16.76－15.24)×10－2

2＝＝9.50m/s2.(2×0.02)(3)由牛頓第二定律得mg－Ff＝ma

即Ff＝mg－ma＝0.30N.【答案】(1)8.00 8.25(2)9.50(3)0.30

5．(11分)利于如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律．圖中AB是固定的光滑斜面，斜AECE－AC

面的傾角為30°，1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門，當光電門中有物體通過時與它們連線的光電計時器(都沒有畫出)能夠顯示擋光時間．讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00×10－2s、2.00×10－2s.已知滑塊質量為2.00kg，滑塊沿斜面方向的長度為5.00cm，光電門1和2之間的距離為0.54m，g取

9.80m/s2，取滑塊經過光電門時的速度為其平均速度．

(1)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，通過光電門2時的速度v2＝

________m/s；

(2)滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為________J，重力勢能的減少量為________J.(3)由以上數據，得出的結論是____________________．

L0.05【解析】(1)光電門記錄的瞬時速度取經過光電門時的平均速度v1＝m/s＝t10.0

51.00m/s

L0.05v2＝＝m/s＝2.50m/s.t20.02122(2)ΔEkm(v2－v1)＝5.25J

2ΔEp＝mgs12sin30°＝2×9.8×0.54×0.5J＝5.29J.(3)在實驗誤差允許的范圍內，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒．

【答案】(1)1.00 2.50(2)5.25 5.29(3)在實驗誤差允許的范圍內，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒

6．(11分)如圖甲所示，用包有白紙的質量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速轉動，使之替代打點計時器．當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖乙所示，設毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm，已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，由此驗證機械能守恒定律，根據以上內容，可得

(1)毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T＝________s.(2)根據乙圖所給的數據，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v3＝________m/s；畫下記號6時，圓柱棒下落的速度v6＝________m/s；記號3、6之間棒的動能的變化量為________J．重力勢能的變化量為________J，由此可得出的結論是______________________．(g取9.80m/s2，結果保留三位有效數字)

60【解析】(1)T＝0.05s.1200

(50.0＋74.0)(2)v3×10－3m/s＝1.24m/s 2T

(122.0＋146.0)v6＝10－3m/s＝2.68m/s 2T

112ΔEkmv26－v3＝2.82J 2

2ΔEp＝mg(122.0＋98.0＋74.0)×10－3＝2.88J

在誤差允許的范圍內，機械能守恒．

【答案】(1)0.05s(2)1.24 2.68 2.82 2.88 在誤差允許的范圍內，機械能守恒

7．(11分)如圖所示，是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，我們選中N點來驗證機械能守恒定律，下面舉出一些計算N點速度的方法，其中正確的是（）

sn＋sn＋1①N點是第n個點，則vn＝gnT ②N點是第n個點，則vn＝g(n－1)T ③vn＝2T

dn＋1－dn－1④vn＝2T

A．①③B．①②③C．③④D．①③④

【解析】 由于本實驗需要的是物體在某一時刻的真實速度，故應使用紙帶上的數據求解，利用做勻變速運動的物體在一段時間內的平均速率等于這段時間的中間時刻的瞬時速度這一規律求解．

【答案】 C

8．(13分)(2009·荊州調研)如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定

律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩

種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打

出一系列的點，對紙帶上的點痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：()

A．按照圖示的的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測量出重錘的質量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關打出一條紙帶；

E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；

F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．

指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當的步驟，將其選項對應的字母填在下面的橫線上，并說明理由．

________________________________________________________________________.(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值，如圖所示．根據打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，使用交流的頻率為f，則根據這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a＝

________.(3)在驗證機械能守恒定律的實驗中發現，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動

能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小．若已知當地重力加速度公認的較準確的值為g，還需要測量的物理量是______．

(4)試用這些物理量和紙帶上的測量數據表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力大小為F＝________.【解析】(1)步驟B是錯誤的，應接到交流電源的輸出端；步驟D是錯誤的，應先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因為根據測量原理，重錘的動能和勢能中都包含m，可以約去．

(s2－s1)f2224a(2)因為s2－s1＝a)a＝ff

4(3)重錘質量m.由牛頓第二定律mg－F＝ma，所以阻力

(s2－s1)f2F＝m[g． 4

(s2－s1)f(s2－s1)f【答案】(1)見解析(2)(3)重錘質量m(4)m[g44

9．(14分)如圖所示的裝置可用來驗證機械能守恒定律．擺錘

A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放 一個小

鐵片，現將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時靜止開始釋放

擺錘，當其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動．

(1)為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低

點的速度．為了求出這一速度，實驗中還應該測得的物理量是

______________________．

(2)根據測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝________.(3)根據已知的和測量的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關系式為________．

【解析】(1)鐵片離開擺錘后做平拋運動，故要想求出擺錘在最低點的速度，需根據平拋運動的規律：

1s＝v0t ①，h＝gt2 ②，因此需測h、s.2g(2)由(1)中①、②聯立求得：v＝.2h

(3)擺錘在下擺過程中只有重力做功，由機械能守恒得：

1mgL(1－cosθ)＝v2，2

2gs把v＝s代入上式得：L(1－cosθ)2h4h

【答案】(1)擺錘A最低點離地面的豎直高度h和鐵片做平拋運動的水平位移s

2gs(2)s(3)L(1－cosθ)2h4h22

第三篇：實驗驗證機械能守恒定律

實驗:驗證機械能守恒定律

一、選擇題

1．用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中，下面哪些測量工具是必需的()

A.天平B.彈簧測力計C.刻度尺D.秒表

2．在做驗證機械能守恒定律實驗時，以下說法正確的是()

A.選用重錘時，重的比輕的好

B.選用重錘時，密度大的比密度小的好

C.選用重錘后要稱質量

D.重錘所受重力要遠大于它所受的空氣阻力和打點計時器對紙帶的阻力

3.在做驗證機械能守恒定律的實驗中,下列物理量需要用工具測量的是();通過計算得到的是()

A.重錘的質量B.重力加速度C.重錘下落的高度D.重錘下落的瞬時速度

4．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，由于打點計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大阻力，這樣的結果會有()22 A.mgh?1B.mgh?mvmv22 C.mgh?1D.以上都有可能 mv5.下列關于“驗證機械能守恒定律”的實驗誤差的說法中，正確的是（）

A.重物的質量測量不準會產生誤差

B.重物的質量大一些,有利于減小誤差

C.重物的質量小一些,有利于減小誤差

D.先釋放重物,后接通電源會造成較大誤差

二、填空題

v2v2

6.本實驗中，若以為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出一h圖象應是，才能22

v2

驗證機械能守；一h圖象的斜率等于的數值． 2

7.在用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：所用重錘的質量m=1.0 kg，打點計時器所用電源頻率50 Hz，打下的紙帶如圖5-26-1所示(圖中的數據為從起始點0到該點的距離)，則在打B點時，重錘的速度vB=m／s，重錘的動能Ek=

J，從開始下落到打B點時，重錘的勢能減小量是

圖5-26-1 J(取兩位有效數字)．

參考答案

一、選擇題

1.C;2.D;3.C,D;4.B;5.B

二、填空

6.一條過原點的傾斜直線,重力加速度7.0.79,0.31,0.31

第四篇：7.9實驗驗證機械能守恒定律教學設計

《實驗：驗證機械能守恒定律》教學設計

山東省鄒平縣長山中學 李敏 石濤

【目標要求】

一、知識與技能

1．理解實驗的設計思路，明確實驗中需要測量的物理量。

2．知道實驗中選取測量點的有關要求，會根據實驗中打出的紙帶測定物體下落的距離，掌握測量物體運動的瞬時速度的方法。

3．能正確進行實驗操作，能夠根據實驗數據的分析中得出實驗結論。

4．能定性地分析產生實驗誤差的原因，并會采取相應的措施減小實驗誤差。

二、過程與方法

通過驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程與物理學的研究方法。

三、情感、態度與價值觀

通過親自實踐，培養學生觀察和實踐能力，培養學生實事求是的態度和正確的科學觀。

【教學重難點】

1．驗證機械能守恒定律的實驗原理。

2．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】

學生分組實驗。

【教學過程】

一、導入新課

上節課我們學習了機械能守恒定律，掌握了機械能守恒定律的條件和公式。這節課我們通過實驗來驗證一下機械能守恒定律。

二、進行新課

實驗目的：通過研究物體自由下落過程中動能與勢能的變化，驗證機械能守恒定律。

實驗原理：用天平測出重物的質量，紙帶上某兩點的距離等于重物下落的高度，這樣就可以得到重物下落過程中勢能的變化。重物的速度可以用大家熟悉的方法從紙帶測出（即每計數點的瞬時速度），這樣就得到它在各點的動能。比較重物在某一過程的初末狀態動能變化與勢能變化的多少，就能驗證機械能是否守恒。

需用的實驗儀器：（請在所需儀器右面打√對號）1秒表 5打點計時器 9帶鐵夾的實心重錘

2紙帶 6復寫紙片 10帶鐵夾的空心重錘

3刻度尺 7導線、電鍵 11交流220v,50Hz電源

4天枰

8帶有鐵夾的鐵架臺

12高壓交流電源

主要實驗步驟及注意事項：次序

1主要步驟

用天平稱出重錘的質量。

按課本圖所示，把打點計時器安裝在注意事項

備注

改進措施

把鐵架臺降低并固定到桌面上

打點計時器安裝時，這一步你有必須使紙帶兩限位以減小摩擦阻力。

為什么？ 好的改良意

孔在同一豎直線上，見嗎？鐵架臺上，用導線把打點記時器與交流電源連好。

用手握著紙帶上端并讓紙帶保持豎直，讓重物靜止地靠近打點計時器。接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下，紙帶上打下一系列小點，斷開電源。

換個同學，重復以上2-4步幾次，得3—5條紙帶。

在打好點的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標上0，以后各

先接通電源，后松紙帶

挑選打點清晰，且紙帶上最前端兩點間距接近2mm左右的紙帶

請填寫下面數據表格。如果起點不清晰該怎么辦？

請填寫下面數據表格依次標上1、2、3??用刻度尺測出對應高度h1、h2、h3??

7應用公式計算各點

對應的速度v11、v2、v3??

計算各點相對于起點O的勢能減少8

填寫表格。兩數據相等嗎？如不相等分析原因。

量mghn和動能的增加量

行比較。

進

9處理數據得出結論

數據表格：（T=s，m=kg，同一紙帶以O點為起點）計數點 1 2 3

4Δh m

初態Vo末態Vn勢能減少量 m/s

m/s

ΔEP（J）

動能增加量 ΔEK（J）

對比 ΔEP與ΔEK

產生誤差原因分析：（思考出幾條，請寫出幾條）1 2

3誤差原因

為減小誤差操作時應注意方面

結論：

結論的評估：

經典分析：

例：（山東省2008年夏季學業水平考試第16題）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，造成實驗誤差的原因主要有：

（1）

（2）

【鞏固提高】

1．在用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中：

①若用公式計算即時速度進行驗證，打點記時器所接交流電的頻率為50HZ，甲、乙兩條實驗紙帶（如圖所示），應選_____紙帶好，②驗證機械能守恒定律的實驗所用的打點記時器的線圈應接的電源是（）

A．交流220VB．直流220VC．交流6VD．直流6V

2．某同學為驗證機械能守恒定律編排了如下實驗步驟：

A．用天平稱出重物的質量；

B．把紙帶固定到重物上，并把紙帶穿過打點計時器，提升到一定高度；

C．拆掉導線，整理儀器；

D．斷開電源，調整紙帶，重做兩次；

E．用秒表測出重物下落的時間；

F．用毫米刻度尺測出計數點與起點的距離，記錄數據，并計算出結果，得出結論；

G．把打點計時器接到低壓交流電源上；

H．接通電源，釋放紙帶；

I．把打點計時器接到低壓直流電源上；

J．把打點計時器固定到桌邊的鐵架臺上。

上述實驗步驟中錯誤的是，可有可無的是，其余正確且必要的步驟按實驗操作順序排列是。（均只需填步驟的代號）

3．在驗證機械能守恒定律時，如果以為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出的圖象應是什么形狀才能驗證機械能守恒定律，圖線的斜率表示什么？

參考答案：

1．①甲②A

2．上述實驗步驟中錯誤的是E和I，因為實驗中不需要測定時間，打點計時器應使用低壓交流電源。可有可無的實驗步驟是A。正確且必要的步驟按實驗操作順序排列是：J、G、B、H、D、C、F。

3．實驗數據繪出圖象應是通過原點的一條傾斜直線。由圖線的斜率表示重力加速度g。

第五篇：9. 實驗：驗證機械能守恒定律 教學設計 教案

教學準備

1.教學目標

1、知識與技能

（1）要弄清實驗目的，本實驗為驗證性實驗，目的是利用重物的自由下落驗證機械能守恒定律；

（2）要明確實驗原理，掌握實驗的操作方法與技巧、學會實驗數據的采集與處理，能夠進行實驗誤差的分析，從而使我們對機械能守恒定律的認識，不止停留在理論的推導上，而且還能夠通過親自操作和實際觀測，從感性上增加認識，深化對機械能守恒定律的理解

（3）要明確織帶選取及測量瞬時速度簡單而準確的方法。

2、過程與方法

（1）通過學生自主學習，培養學生設計實驗、采集數據，處理數據及實驗誤差分析的能力；

（2）通過同學們的親自操作和實際觀測掌握實驗的方法與技巧；

（3）通過對紙帶的處理過程培養學生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法；

（4）通過實驗過程使學生體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。

3、情感態度與價值觀

（1）通過實驗及誤差分析，培養學生實事求是的科學態度，激發學生對物理規律的探知欲；

（2）使學生通過實驗體會成功的樂趣與成就感，激發對物理世界的求知欲；（3）培養學生的團結合作精神和協作意識，敢于提出與別人不同的見解；

（4）通過經歷實驗過程，體驗科學實驗過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙。

2.教學重點/難點

教學重點

實驗原理及方法的選擇及掌握 教學難點

實驗誤差分析的方法。

3.教學用具 多媒體、板書

4.標簽

教學過程

一、實驗目的

1．會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度． 2．掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的原理和方法．

二、實驗原理

讓物體自由下落，忽略阻力情況下物體的機械能守恒，有兩種方案驗證物體的機械能守恒：

1．以物體下落的起始點O為基準，測出物體下落高度h時的速度大小v，若成立，則可驗證物體的機械能守恒．

2．測出物體下落高度h過程的初、末時刻的速度v1、v2，若成立，則物體的機械能守恒．

三、實驗器材

鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復寫紙、導線、毫米刻度尺、低壓交流電源．

四、實驗步驟

1．如圖甲所示，把打點計時器固定在鐵架臺上，用導線把打點計時器與學生電源連接好．

關系式

2．把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶使重物停靠在打點計時器附近．

3．接通電源，釋放紙帶，讓重物自由下落． 4．重復步驟2、3，得到3～5條打好點的紙帶．

5．在打好點的紙帶中挑選一條點跡清晰的紙帶，在起始點標上0，以后各點依次標上1、2、3、…，如圖乙所示，用刻度尺測出對應的下落高度h1、h2、h3、….五、數據處理 1．利用公式2．要驗證的是

計算出點

1、點

2、點3……的瞬時速度v1、v2、v3、….只需驗證因此不需要測量重物的質量m.3．驗證：通過計算，在誤差允許的范圍之內

六、誤差分析

1．本實驗的誤差主要是由于紙帶測量產生的偶然誤差和重物和紙帶運動中空氣阻力和打點計時器摩擦阻力引起的系統誤差，使動能的增加量稍小于勢能的減少量．

2．測量時采取多次測量求平均值來減小偶然誤差，安裝打點計時器使兩限位孔中線豎直，并且選擇質量適當大些，體積盡量小些的重物來減小系統誤差．

3．打點計時器周期變化帶來誤差．

七、注意事項

是否相等或

八、實驗探究

探究實驗

一、實驗原理與操作

例：在驗證機械能守恒定律的實驗中，有同學按以下步驟進行實驗操作： A．用天平稱出重錘和夾子的質量．

B．固定好打點計時器，將連著重錘的紙帶穿過限位孔，用手提住，且讓手盡量靠近打點計時器．

C．松開紙帶，接通電源，開始打點．并如此重復多次，以得到幾條打點紙帶． D．取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下起始點O，在距離O點較近處選擇連續幾個計數點(或計時點)，并計算出各點的速度值．

E．測出各點到O點的距離，即得到重錘下落的高度． F．計算出

看兩者是否相等．

在以上步驟中，不必要的步驟是________；有錯誤或不妥的步驟是________(填寫代表字母)；更正情況是①________，②________，③________，④________.【答案】 因本實驗是通過比較重力勢能的減少量ΔEp是否等于動能的增加量ΔEk來驗證機械能守恒的，不需要知道動能的具體數值，因而不需要測出重物(含重錘和夾子)的質量，故步驟A是多余的．

有錯誤或不妥的步驟是B、C、D、F.原因和更正辦法分別是： B中“讓手盡量靠近”應改為“讓重錘盡量靠近打點計時器”，C中應先接通電源，后松開紙帶.D中應將“距離O點較近處”改為“距離O點較遠處”，F中應改為增加量

1因本實驗中是通過比較重錘的重力勢能減少量mghn和動能的大小來達到驗證的目的，對于同一個研究對象(重錘)來說，質量是一定的，就能達到目的． 故只需比較ghn和探究實驗

二、實驗數據的處理及誤差分析

例：某同學用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，當地重力加速度大小為g＝9.80 m/s2.實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖乙所示，紙帶上的第一個點記為O，另選連續的三個點A、B、C進行測量，圖中給出了這三個點到O點的距離hA、hB和hC的值．回答下列問題(計算結果保留3位有效數字)：

(1)打點計時器打B點時，重物速度的大小vB＝______m/s；

(2)通過分析該同學測量的實驗數據，他的實驗結果是否驗證了機械能守恒定律？簡要說明分析的依據．

【答案】(1)3.90(2)見標準解答 探究實驗

三、創新設計實驗

例：利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示

（1）實驗步驟：

①將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于1 m，將導軌調至水平； ②用游標卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30 mm；

③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離s＝_____cm；

④將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；

⑤從數字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2；

⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m.(2)用表示直接測量的字母寫出下列所示物理量的表達式：

①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________.②當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝________和Ek2＝______.③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔEp減＝________(重力加速度為g)．

（3）如果ΔEp減＝______，則可認為驗證了機械能守恒定律． 【答案】(1)③60.00(59.96～60.04)

課堂小結

1、實驗原理：讓物體自由下落，忽略阻力情況下物體的機械能守恒

2.實驗器材：鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復寫紙、導線、毫米刻度尺、低壓交流電源．

3.實驗步驟 4.數據處理 5.誤差分析

6、注意事項 7.探究實驗

板書

1、實驗原理： 2.實驗器材： 3.實驗步驟 4.數據處理 5.誤差分析

6、注意事項