机械能守恒定律教学设计案例

第一篇：机械能守恒定律教学设计案例

《机械能守恒定律》复习

教学设计

王

中

华

太谷二中

23EK1 推出

EK2+ EP2= EK1+ EP1

重力做功与重力势能的关系 WG=EP14567-

第二篇：“机械能守恒定律”教学设计

“机械能守恒定律”教学设计

贵阳三十七中：卢深

教学目标：

1、知识与技能

⑴通过实验认识动、势能的相互转化现象

⑵利用动能定律研究动、势能相互转化的关系

⑶理解机械能守恒定律，会判断何时使用它并进行简单的运用

2、过程与方法

⑴通过实验观察单摆的运动情况，培养学生的观察能力和语言表达能力

⑵采用分组讨论，探究如何利用动能定理研究动、势能相互转化关系，及机械能守恒定律应用条件，培养学生思维能力和动手动脑能力

3、情感态度与价值观

培养学生的探究精神，激发学生的学习热情和兴趣 重点、难点：

重点：理解机械能守恒定律，知道它的适用条件 难点：利用动能定理推导机械能守恒定律 设计思路：

“机械能守恒定律”在力学中占用很重要的地位，它是历年来考察的重点，学会此定律后，学生在处理恒力或变力的运动学问题上，又多了一个更好更简单的方法。具体设计如下：在本节课上注意与初中教材的联系，因而适当复习初中学过的内容，并在此基础上定量的展开。利用演示实验给学生一个感性的印象，通过动手探究及实验观察，让学生共同讨论，得出何时使用机械能守恒定律，并引导学生将知识运用于变力和曲线运动的具体问题中，注意扩展知识，把知识讲活，从而达到预定的三维教学目标。教学方法：

讲授 实验 讨论 探究 学习方法： 自主 探究 教学仪器：

动势能转化演示仪、小钢珠、铁架台、线、纸板、泡沫球 教学过程：

一、新课引入 创设情境，提出问题

实验1：演示动、势能转化

师：观察小钢珠的运动情况，讲讲动势能的变化

生：向上运动时，速度越来越小，动能越来越小；离地越来越高，势能增加，动能转化为势能

说明：此内容及实验在初中阶段学生已学过，因而不需花很多时间，只是唤起学生的记忆，为下面内容打基础。

那动势能相互转化有何特点？有何关系呢？ 板书：7-6 机械能守恒定律

二、新课教学

在初中知道

板书

1、动能、重力势能、弹性势能统称机械能E=EP+EK 实验2：用线将小钢球悬挂固定于铁架台上，铁架台上在固定画了平行线的线板

将小钢球拉到A点，然后放开 说明小钢球放开时应平行于纸板，否则它将做圆锥摆 问题：实验观察到什么？

生：小球开始摆动，小球下降速度越来越快，而上升速度越来越慢

师：能量是如何转化呢？

生：下降时，重力势能转化为动能；上升时，动能转化为重力势能

师：还有什么现象？若小球从A开始

生：到A的那一侧，与A同高

师：若在摆球摆动时，摆长改变又如何？ 实验3：用尺子在某一点挡住细线 生：与刚才现象一样

师：有谁能用语言描述一下刚才的实验现象？

生：小球拉高到A，放手开始摆动过程中动势能相互转化，且小球会摆动到与A同高

师：回答的很好。实验给我们感觉是从某高度摆动又会回到另一侧同高度，始末的重力势能似乎一样？。。。暂时不急回答。现在来复习动能定理，何为动能定理？

生：物体合力做功的结果使物体动能增加 板书：W=△EK

在使用动能定理师，应先对物体受力分析，进而分析它在力的方向上是否发生位置改变，判断力是否做功，然后只需找到初末速度既可。

说明：对于学习差的同学进行动能定理使用的提醒是很必要的。课件：某质量为m的物体自由下落。经过高度h1的A点时速度为V1,下落到高度为h2的B点时速度为V2.。请用动能定理推导A、B点机械能的关系。

学生分组讨论（5分钟后）教师将学生每组代表的推导过程放在实物投影上进行投影讨论

设计意图在于:⑴提高学生分析问题的探索能力

⑵通过讨论可增强学生之间的合作意识，培养学生的合作能力，同时也可提高学生学习知识的主动性。讨论结果：在自由落体运动中，A、B的机械能相同 师：在刚才单摆试验中，单摆受几个力？若不计空气阻力

生：重力、拉力

师：这两个力都做功吗？

生：在从A点到最低点时，重力做功，而拉力不做功 师：那单摆从A到C，它们同高度，说明什么？ 生：同高度说明A、C两点重力势能相同

师：那在A点和C点单摆是否有速度？有动能？

生：无

师：那你得到何结论？

生：在单摆试验中，A、C两点机械能相同 实验4：用泡沫替代钢球重做单摆实验 生：不能回到同高度，且迅速停下 师：为什么？ 生：因有空气阻力

师：此时空气阻力还能忽略吗？ 生：不能

师：正是由于在现实生活中阻力不能忽略，因而钟摆会停下来，但在物理题目中往往忽略不计阻力。通过刚才的钢球单摆实验和你们的推导，请你们讲讲它们有何共同之处? 学生讨论

生：它们都只有重力做功，且机械能相等

不仅重力势能和动能可以相互转化，弹性势能和动能也可以相互转化。通过研究发现，若只有弹力做功，机械能也相等

板书：在只有重力、弹力做功的情况下，物体的动、势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变，此为机械能受恒定律。

课件：练习：在下列例子中，那些情况机械能守恒？ ⑴跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落 ⑵抛出的标枪在空中运动

⑶拉着一个物体沿光滑斜面匀速上升

⑷用细绳栓着一小球，使小球在竖直面内做圆周运动

⑸在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，压缩后，又被弹回 学生讨论并解答

课件：以10m/s的速度将质量为m的物体竖直向上抛出，若空气阻力忽略，g=10m/s2,则物体上升的最大高度是多少？ 用ppt演示解题步骤

三、课堂小结 课后反思：

本节课是按照新课标的标准来设计的，将课堂还于学生。教师在教学设计中遵循学生的认知规律，从实验着手，使学生对物理规律的建立和理解有一个从感性到理性，从定性到定量的过程，从而使学生对物理规律学习并不感到陌生，而通过学生自己动手进行推导、讨论的形式，让学生体会探究的乐趣。通过实物投影的方式，使学生不仅认识到自己犯的错误，而且加深了印象，这样使学生能够积极地参与问题的分析、讨论、交流和体验，从被动接受知识的习惯中解脱出来，在自主的氛围中理解掌握知识，发展提升能力。但由于学生参差不齐，因而在课堂上一定要进行动能定律的复习和灵活处理。

第三篇：《机械能守恒定律》教学设计

《机械能守恒定律》教学设计

本节教材分析：通过前面几节内容的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功会使弹性势能发生变化，合外力的功将引起动能的变化。使学生对于曾经在初中阶段学过的一些定性东西逐渐找到了定量方面的联系，对功能的认识也加深了，也萌发继续探究下去的兴趣。那么，在动能、重力势能和弹性势能都参与转化的过程中，情况又将如何呢？从知识发展的线索来看，本节内容，既是对前几节内容学习的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节内容的学习，学生对功是能量变化的量度会更加深刻的理解，也是从不同角度处理理学问题提过良好的途径。本节内容是本章的重点内容。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的表达式和运用机械能守恒定律求解比较简单的问题，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定难度，因此，机械能守恒定律条件的理解是本节内容的难点。

一、教学目标

知识与技能

1．知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。

2．会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。

3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。过程与方法

1.学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒。

2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。情感、态度与价值观

1.通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

2．应用机械能守恒定律解决具体问题。

二、教学重点、难点

教学重点

1．掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容。2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。教学难点

1．从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。

2．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有机械能。

三、教学方法

问题串教学、探究、讲授、讨论、练习。

四、教学准备

电脑、投影仪、细线、小球，带标尺的铁架台、弹簧振子。

五、教学过程

[新课导入]

问题1：前面我们学习了那些能量？

问题2：这些能量概念是什么？表达式是什么？

（学生回答并且举例说明，教师根据学生回答情况给予引导）问题3：动能、重力势能和弹性势能的变化是什么力做功决定呢？（让学生进一步加深理解功是能量转化的量度）问题4：我们已学习了重力势能、弹性势能、动能．这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化?这节课我们就来探究这方面的问题． [新课教学]

一、动能和势能的相互转化

师：现在大家看这样几个例子，分析各个物体在运动过程中能量的转化情况．

(课件展示教材上的实例，包括自由下落的物体、沿光滑斜面向下运动的物体、竖直上抛的物体等等，这些物体最好是具体的实物，以增加学生学习的兴趣，减小问题的抽象性)

师：我们先来看自由落体运动的物体，自由落体运动是一种最简单的加速运动，在这个运动过程中能量的转化情况是怎样的?

生：在自由落体运动中，物体在下落的过程中速度不断增大，动能是增加的；而随着高度的减小，物体的重力势能是减少的．

师：在竖直上抛运动的过程中，能量的转化情况又是怎样的?

生：竖直上抛运动可以分成两个阶段，一个是上升过程的减速阶段，一个是下落过程的加速阶段，下落过程的加速阶段能量的变化过程和自由落体运动中能量的转化过程是一样的，动能增加，重力势能减少，因为这个阶段的运动实质上就是自由落体运动．在上升过程中，物体的动能减少，重力势能增加．

师：物体沿光滑斜面上滑，在运动过程中受到几个力，有几个力做功，做功的情况又是怎么样的?

生：在物体沿光滑的斜面上滑时，物体受到两个力的作用，其中包括物体受到的重力和斜面对它的支持力，这两个力中重力对物体做负功，支持力的方向始终和物体运动方向垂直，所以支持力不做功．

师：在竖直上抛过程中能量的转化情况是怎样的?

生：在竖直上抛过程中，先是物体的动能减少，重力势能增加，然后是重力势能减少，动能增加．

师：我们下面再看这样一个例子：

(演示：如图5．8—1，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验．把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化．

我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图5．8—1甲．如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图5．8—1乙)

师：在这个小实验中，小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么问题?能否找到一个守恒量？

生：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用．拉力和速度方向总垂直，对小球不做功，只有重力对小球能做功．

实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化．在摆动过程中，小球总能回到原来的高度．可见，重力势能和动能的总和不变． 师：上面几个例子都是说明动能和重力势能之间的相互转化，那么动能和另外一个势能——弹性势能之间的关系又是什么呢?我们看下面一个演示实验．

(实验演示，如图5．8—2，水平方向的弹簧振于．用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化)

师：在这个小实验中，小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么?(学生观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解)生1：小球在往复运动过程中，竖直方向上受重力和杆的支持力作用，水平方向上受弹力作用．重力、支持力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有弹簧的弹力对小球能做功．

生2：实验证明，小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化．小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹性势能和动能的总和应该不变．

师：动能和重力势能的总和或者动能和弹性势能的总和叫做什么能量? 生：动能和重力势能和弹性势能的总和叫做机械能．

师：上述几个例子中，系统的机械能的变化情况是怎样的? 生：虽然动能不断地变化，势能也不断地变化，它们的变化应该存在一个规律，即总的机械能是不变的．

二、机械能守恒定律

师：我们来看这样一个问题：

(课件展示课本76页图7．8—3的问题，学生自主推导结论，老师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难．投影学生的推导过程，和其他学生一起点评)物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功．用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在A处的机械能和B处的机械能相等．

师：这个问题应该怎样解决，结论是什么? 生：推导的结果为：Ek2 +EP2 =Ek1 + EP1，即E1= E2． 师：这个结论用文字叙述应该是什么? 生：动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变． 师：这个结论的前提是什么? 生：这个结论的前提是在只有重力做功的物体系统内．

师：除了这样一个条件之外，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能不变．

师(得出结论)：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变，这就是机械能守恒定律．

（课件展示出让学生判断各个实例中机械能是否守恒。学生练习，并让学生主动解释教师适时给予引导，给出正确的评价）(投影展示课本76—77页例题，学生尝试独立解决这个问题，在解决问题中体会用机械能守恒定律解决问题的一般步骤)把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大倾角为θ．小球到达最底端的速度是多大? 师：这个问题应该怎样分析? 生：和刚才举的例子一样，小球在摆动过程中受到重力和细线的拉力．细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以整个过程中只有重力做功，机械能守恒．小球在最高点只有重力势能，没有动能，计算小球在最高点和最低点的重力势能的差值，根据机械能守恒定律就能得到它在最低点的动能，从而计算出在最低点的速度．

师：具体的解答过程是什么?

师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢? 生1：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便．

生2：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件． 师：下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题的一般步骤．

(投影学生总结的用机械能守恒定律解题的一般步骤，组织学生讨论完善这个问题，形成共同的看法)(参考解题步骤)生：可以分为以下几步进行： 1．选取研究对象——系统或物体．

2．根据研究对象所经历的物理过程．进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒． 3．恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末状态时的机械能． 4．根据机械能守恒定律列方程，进行求解．

师：它和动能定理解题的相同点是什么呢? 生：这两个定理都可以解决变力做功问题和运动轨迹是曲线的问题．它们都关心物体初末状态的物理量．

师：用动能定理和机械能守恒定律解题的不同点是什么? 生：机械能守恒定律需要先判断机械能是不是守恒，而应用动能定理时要求要比机械能守恒定律条件要宽松得多．应用机械能守恒定律解决问题首先要规定零势能面，而用动能定理解决问题则不需要这一步．

师：刚才同学们分析得都很好，机械能守恒定律是一个非常重要的定律，大家一定要熟练掌握它．

实例探究：如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个质量为m的小球从顶端A点由静止开始下滑，不计摩擦，求小球到达轨道底端B点时小球对轨道压力的大小为多少？ [课堂小结]

（让学生根据听课效果给出总结，教师点评指正。）

[板书设计]

机械能守恒定律

1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

2、表达式： E1=E

21122mvmghmv221mgh1 22

3、适用条件：只有重力做功或弹力做功

注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力

六、教学后记

继动能定理以后，我们紧接着又开始学习用能量方法解决问题的另外一个重要的知识点，在这一节的教学中，首先让学生能够从各种不同的例子中体会能量之间可以相互转化，而机械能内部的动能和重力势能以及弹性势能之间当然可以相互转化，转化的条件是相应的重力做功或者弹力做功．在教学中可以利用例题让学生自己总结用机械能守恒定律解决问题的一般步骤，由于是学生自己推导出来的，所以记忆当然深刻．在教学中对学有余力的同学可以安排较难的题目供他们选择，也可以让他们分别用动能定理和机械能守恒定律解决同样一个问题，以便比较这两种方法的相同点和不同点．

第四篇：机械能守恒定律 教学设计

机械能守恒定律

教学内容：功，动能定理，势能，机械能守恒定律

教学目的：掌握功的概念，会计算变力做的功。掌握保守力做功的特点和势能概念，并了解势能曲线概念。掌握质点的动能定理及功能原理，机械能守恒，并能掌握运用守恒定律解决问题的思路和方法。

教学安排：课前20分钟以讨论形式展开布置给同学们自学的内容。本讲安排约50分钟。（即一个学时）

教学媒体：电子教案 本讲重点：

 重点之一：掌握功的概念，会计算变力的功。

 重点之二：如何运用功能原理和机械能守恒解决问题。 重点之三：掌握势能的概念  难点之一：一对力做功的特点

 难点之二：机械能守恒的条件的满足与参考系有关。

教学方法：

一 引入

1).提问讨论，让同学比较高中的知识与新知识。更深刻理解变力作功的特点。

2).以讨论形式展开教学，活泼课堂启发同学。因为这是大学物理开篇的几堂课，要让同学积极加入思维活动，以便后继课的展开。

二 教学内容的展开及对重点的处理

本讲以讨论形式展开，引入各种概念定理，要求同学抓注重点。此中矢量仍是一个重点并难点。为此一般以范例教学，加强互动来展开教学。本讲仍然从讨论的对象是质点过渡到质点系。要求同学对这三讲的内容作比较分析，对以质点系为研究对象如何研究系统的性质有深刻的理解。

对势能内容的处理要注意几个同学容易忽略的问题（在电子教案中有体现）。另外对势能曲线的讲授可以在有课时的情况下作一些补充。在讲授中注意启发，（见电子教案）三 对难点的处理

对难点之一的处理：先以子弹穿墙为例说明一对力作功不为零的情形。引出一对力作功的问题。在讲授中对学生强调现在所讨论的问题是针对以质点系为研究对象。

对难点之二的处理：一般拟放在习题课中讲授。在总结各守恒条件时可以以运动车厢的弹簧为例说明机械能守恒的条件满足与参考系有关。四 布置作业

让同学对三个守恒定律的应用作总结。培养同学解决问题的能力。

《课堂讲授》流程图

第五篇：验证机械能守恒定律教学设计

篇一：9.实验：验证机械能守恒定律 教学设计 教案

教学准备 1.教学目标

1、知识与技能

（1）要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律；

（2）要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解（3）要明确织带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。

2、过程与方法

（1）通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力；

（2）通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧；

（3）通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法；

（4）通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。

3、情感态度与价值观

（1）通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲；

（2）使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感，激发对物理世界的求知欲；（3）培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解；

（4）通过经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。2.教学重点/难点

教学重点

实验原理及方法的选择及掌握

教学难点

实验误差分析的方法。3.教学用具 多媒体、板书 4.标签

教学过程

一、实验目的

1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度．

2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法．

二、实验原理

让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒： 1．以物体下落的起始点o为基准，测出物体下落高度h时的速度大小v，若

成立，则可验证物体的机械能守恒．

2．测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，若

成立，则物体的机械能守恒．

三、实验器材

铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源．

四、实验步骤

1．如图甲所示，把打点计时器固定在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好． 关系式

2．把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近．

3．接通电源，释放纸带，让重物自由下落． 4．重复步骤2、3，得到3～5条打好点的纸带． 5．在打好点的纸带中挑选一条点迹清晰的纸带，在起始点标上0，以后各点依次标上1、2、3、„，如图乙所示，用刻度尺测出对应的下落高度h1、h2、h3、„.五、数据处理 1．利用公式 2．要验证的是

计算出点

1、点

2、点3„„的瞬时速度v1、v2、v3、„.只需验证

因此不需要测量重物的质量m.3．验证：通过计算，在误差允许的范围之内

六、误差分析

1．本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差和重物和纸带运动中空气阻力和打点计时器摩擦阻力引起的系统误差，使动能的增加量稍小于势能的减少量．

2．测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差，安装打点计时器使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些，体积尽量小些的重物来减小系统误差． 3．打点计时器周期变化带来误差．

七、注意事项 是否相等或

八、实验探究

探究实验

一、实验原理与操作

例：在验证机械能守恒定律的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作： a．用天平称出重锤和夹子的质量．

b．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器．

c．松开纸带，接通电源，开始打点．并如此重复多次，以得到几条打点纸带．

d．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点o，在距离o点较近处选择连续几个计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值．

e．测出各点到o点的距离，即得到重锤下落的高度． f．计算出

看两者是否相等．

在以上步骤中，不必要的步骤是________；有错误或不妥的步骤是________(填写代表字母)；更正情况是①________，②________，③________，④________.【答案】 因本实验是通过比较重力势能的减少量δep是否等于动能的增加量δek来验证机械能守恒的，不需要知道动能的具体数值，因而不需要测出重物(含重锤和夹子)的质量，故步骤a是多余的．

有错误或不妥的步骤是b、c、d、f.原因和更正办法分别是： b中“让手尽量靠近”应改为“让重锤尽量靠近打点计时器”，c中应先接通电源，后松开纸带.d中应将“距离o点较近处”改为“距离o点较远处”，f中应改为

增加量1因本实验中是通过比较重锤的重力势能减少量mghn和动能的大小来达到验证的目的，对于同一个研究对象(重锤)来说，质量是一定的，就能达到目的． 故只需比较ghn和

探究实验

二、实验数据的处理及误差分析

例：某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器所用电源的频率为50 hz，当地重力加速度大小为g＝9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示，纸带上的第一个点记为o，另选连续的三个点a、b、c进行测量，图中给出了这三个点到o点的距离ha、hb和hc的值．回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)： 篇二：《实验：验证机械能守恒定律》教学设计_张长泉

《实验：验证机械能守恒定律》

——教学设计

姓 名： 张长泉 教研组： 物理组 教 材： 物理必修２（沪科版）时 间：2012年5月16日 地 点： 铜川矿务局第一中学

《实验：验证机械能守恒定律》教学设计

高中物理新课程将科学探究列为课程目标和课程内容，并作为学生自主学习物理的一种有效学习方式。科学探究是学生在物理课程或现实生活的

情境中，通过自己去发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究活动，获得知识、技能、方法的学习方式和学习过程。科学探究的目的是让学生经历探究的过程，获得理智与情感的体验，积累科学知识与方法。科学探究的目的是把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中，在自主学习、探索中，获得学习体验。我在高中物理教学中，试用沪科版高中物理课程标准教科书，就“机械能守恒定律”，一课的教学，进行了实验探究课的尝试。这节课的教学设计过程如下：

【设计思想】

“只有重力做功时，物体的动能和重力势能可以相互转化，总的机械能如何变化？”是高一学生经常遇到的一个问题。这节课按照科学探究的要求，组织高一学生根据力学知识，制定实验计划，设计方案和进行操作，通过科学探究，使学生对机械能守恒定律的得出、含义、适用条件有一个明确的认识；学会应用科学探究的方法研究物理问题，探索物理规律，加深对科学的本质和价值的理解；运用计算机辅助，使学生亲身体验现代科技的影响，掌握将信息技术作为知识获取工具的方法。

【教学目标】

知识与技能：

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。过程与方法：

通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方

法。

情感、态度与价值观：

通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是

检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。

【教学重点】

掌握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。【学法指导】

实验探究

【教学设想】

预习导学→学生初步了解本节内容→实验探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升。

【教学用具】

多媒体课件（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】 复习与引入

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。

思考1：选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？

答案：我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。

思考2：本实验要不要测量物体的质量？

答案：因为mgh=1/2mv2→gh=v2，所以无需测量物体的质量

如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。

二、实验器材：

铁架台、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、重物（带铁夹）、毫米刻度尺等。

三、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。5．验证o点到2点过程机械能守恒的方程为：mgh2 =m，其中t为1点到2 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。思考3：对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？

答案：x =1/2gt =1/2×9.8×0.022m ≈2×10-3m=2 mm，所以，纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。

四、数据处理与分析

依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：

思考4:可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）? 2 我们可以选取a、b两点，比较它们的机械能ea和eb。若以点b为0 势能点，则有：eka＋mgδh＝ekb 数据处理：

思考5：如何测量物体的瞬时速度? 答案：vb = vac做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。

探究讨论：速度能不能用 v 或 v = gt 计算？

分析：（1）用

这种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。

（2）v = gt这种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。

图象法处理数据;

五、误差分析

1、偶然误差：测量长度时会带来误差.2、系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量δek 必定稍小于势能的减少量δep。

六、例题分析

例1：在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如上图所示(相邻记数点时间间隔为0.02s)，那么：(1)纸带的________(用字母表示)端与重物相连；

(2)打点计时器打下计数点b时，物体的速度vb=___；(3)从起点p到打下计数

点b的过程中物体的重力势能

减少量△ep=________，此过程中物体动能的增加量△ek=________；(g取9.8m／s2)(4)通过计算，数值上△ep________△ek(填“<”“、>”或“=”)，这是因为____________；(5)实验的结论是____________。

例2：在用打点计时器验证物体自由下落过程中机械能守恒的实验里，以下哪些步骤必要？请把它们选出，并将它们的字母代号按操作顺序填在后面横线空白处_______________ a．断开电源，取下纸带进行测量、记录。

b．将纸带固定在重锤上，并把它穿过打点计时器，提升到一定高度

篇三：《实验：验证机械能守恒定律》教案设计

物理实验教学设计（三维五环教学模式）

验证机械能守恒定律

黑龙江双鸭山市田家炳中学

张娇月

实验:验证机械能守恒定律

【教学目标】

知识与技能

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

3、通过学生的独立思考解决实验中遇到的问题，以及对实验数据的处理。过程与方法

通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。培养学生合作探究的精神。情感、态度与价值观 通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，合作能力，独立思考的能力，发现问题、解决问题的能力。

【教学重点】

1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。

2、引导学生主动思考，培养学生合作探究的能力。

【教学难点】

1、如何设计验证机械能守恒定律的实验

2、实验数据误差分析及如何减小实验误差的方法

【自主学习】

1、机械能守恒定律的内容是。

2、能否设计一个验证机械能守恒定律的实验过程？

3、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。

4、如何求出a点的瞬时速度va？

5、如何确定重物下落的高度？

6、怎样分析得到的实验数据？

【合作研学】

1、实验的设计思想？实验中需要哪些器材？

2、本实验实验步骤有哪些？

3、实验中有哪些注意事项？

4、哪些环节会对实验数据产生影响？

教学过程：

教师活动：

1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。

在图1中，质量为m的物体从o点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点a和b的机械能分别为： ea= 12mv 2a ?mgh a，eb= 12 mv 2b ?mgh b 如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有 ea=eb，即 12mv12 2a ?mgh 2b a= 12 2a mv 2b ?mgh b 上式亦可写成mv? 12 mv?mgh a ?mgh b 该式左边表示物体由a到b过程中动能的增加，右边表示物体由a到b过程中重力势能的减少。等式

说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的o点至任意一点（如图1中a点）来进行研究，这时应有： 12mv 2 a ?mgh----本实验要验证的表

达式，式中h是物体从o点下落至a点的高度，va是物体在a点的瞬时速度。

2、如何求出a点的瞬时速度va？ 根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出a点的瞬时速度va。图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从o点开始依次取点1，2，3，„„

图中s1，s2，s3，„„分别为0～ 2点，1～3点，2～4点„„ 各段间的

距离。根据公式? st，t=2×0.02 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都

是0.02s），可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3，„„各点相对应的瞬时速度v1，v2，v3，„„.3、如何确定重物下落的高度？

图2中h1，h2，h3，??分别为纸带从o点下落的高度。

根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。

教师引导学生思考下列问题：

1、该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点o为计时起点，o点的速度应为零。怎样判别呢？

2、是否需要测量重物的质量？

3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？

4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？

5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，不能弄错。他的看法正确吗？为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好，还是近些好？

学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。

1、因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t =0.02 s.2、因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证vn?ghn就行了。21 2

3、打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。

4、必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。

5、这个同学的看法是正确的。为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些好。

教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难。进行实验：

教师选择实验构思较好的小组在台上演示实验，由小组成员讲出实验的原理，实验的步骤，以及数据的处理方法。再由其它组的成员共同探讨实验的合理性。

梯练固学

1、为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是。

2、物体做自由落体运动时，只受 力作用，其机械能守恒，若物体自由下落h高度时速度为v，应有mgh=，故只要gh=1/2v2成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。

3、在打出的各纸带中挑选出一条点迹，且第1、2两打点间距离接近的纸带。

4测定第n个点的瞬时速度的方法是：测出与n点相邻的前、后两段相等时间t内下落的距离sn和sn+1，有公式vn=算出。

5在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。

6在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中a点为打下的第一个点，0、1、2??为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为t。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为____ _____。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。