课堂改进案例——《实验验证机械能守恒定律》

第一篇：课堂改进案例——《实验验证机械能守恒定律》

课堂改进案例——《实验 验证机械能守恒定律》

刘佃庆

机械能守恒定律是力学中的一个重要规律。本节由学生小组合作设计验证这个规律的实验方案，并按照设计的实验方案进行实际操作、观察、测量、记录和处理实验数据。因此，本教学设计注重了在过程中培养学生的科学素养。通过积极的创造性活动，使学生参与并体验了设计方案形成的思维过程，从中体会实验设计的乐趣和艰辛，感悟了科学实验的本质和价值，从而使学生形成科学的情感态度与价值观。经过这样的过程，所获得的不仅仅是验证了一条规律，而是像科学家那样经历了一次科学探究的过程，会体验到发现、创造和成功的乐趣。

这节课的流程如下：

1、通过播放生活中三个常见的运动实例，第一个实例为蹦极（自由落体运动），第二个为投篮（抛体运动），第三个为荡秋千（摆动），通过实例情景引入本课内容、回顾机械能守恒的条件及表达式，激发学生的学习兴趣，同时三个物理模型也为下一步学生利用实验验证机械能守恒定律提供了三种不同方案，学生从中选择出最易操作、最简单的运动即自由落体运动。

2、在学生选择了自由落体运动作为研究方案后，设置问题，即质量为m的物体从O点自由下落的过程，通过问题串的形式引导学生自主合作探究出本节课要做什么（即实验目的），怎么做（实验原理），测量那些物理量，如何测量，选择哪些器材测量等问题，通过小组合作在解决了这些问题的同时也就把本节课的实验原理、实验操作、器材的选择等问题解决了，也就设计出了实验方案。

3、学生设计完实验方案后，进行分组实验，分组实验先由组长分配任务，再开始实验操作，在操作过程中每个同学都有事做，而且要在操作过程中发现操作中的困惑，及时提出问题，讨论问题，老师巡回指导，在指导过程中帮助学生解决问题。

4、实验操作完后学生要选择纸带进行数据的记录。引导学生从实验中打出的5、6条纸带中选择一条理想的纸带，并引导学生准确测量数据并记录。

5、实验数据处理，先是让学生提出自己处理数据的方法，学生很容易想到把每一组数据都计算出来后，比较每组数据的gh是否等于v2／2，这种方法固然很好，可以验证。这时老师引导学生用这种方法计算量大且不直观，如何更方便快捷直观的处理数据，继续引导学生利用所学信息技术知识，应用电脑数据处理软件拟合出实验数据的图像，分析如果图像呈现什么特点说明可以验证。学生动手操作计算机，将数据输入电脑软件，拟合图像，教师通过局域网和电脑软件将学生处理数据的过程投放到大屏幕供所有学生观看。这样除了动手操作的学生，每个学生都能看到操作过程，让每个学生都有事做。拟合完图像后再由教师引导学生分析图像，得到结论即在误差允许的范围内，机械能守恒。

6、最后是课堂评价，留给学生3分钟时间，思考反思这节课学到了什么，存在的不做，主要从实验操作和小组合作两个方面进行。小组互评老师点评。结束课程。

这节课的课堂改进点主要体现在以下几点：

1、采用小组合作探究式教学方式。

传统的实验教学是老师讲实验原理、实验步骤、实验操作等，然后让学生按照老师的讲解做实验，老师认为各个细节都讲解到了，学生也该理解了。实际上，在实践中，学生不止一次地暴露这样或者那样的问题，而这些问题在老师看来，自己讲了那么多次，学生的错误实在让他们费解。

于是采用小组合作探究方式，教师设置问题情境，通过问题串的形式，引导学生讨论出实验原理，设计出实验方案。在学生讨论和设计的过程中，同时解决做什么，怎么做，如何做，用什么做等问题，为下一步的分组实验做好准备。

2、提供大量实验器材供学生选择。

这节课提供给了学生大量器材供学生选择，主要因为器材的选取是高考和学业水平考试的考点之一，而且通过学生自主选择器材能加深学生对本实验的理解。实验中实验器材的选择，同样也是在探究完实验原理和实验步骤之后，学生很自然的总结出来的。

3、数据处理采用信息技术辅助处理。

这节课的数据处理原来要占用大量的时间和精力，因为都是测量值，小数点本身就多，而且还要计算平方，计算量特别大，而现在的高考及学业水平考试对数值的计算要求比较低，所以通过计算机数据处理软件来处理数据，学生只需将测量数据输入电脑，就可以拟合出图像，通过分析图像得到结论。再通过局域网的架设，将学生处理数据的过程全程展示给所有学生。现在随着信息技术的普及，越来越多的应用到我们的教学中来，如何实现信息技术与教学的融合，值得我们不断思考和实践，这节在这方面做了大胆那的尝试，效果比较明显。

整节课是以小组合作的方式进行的，通过小组合作探究实验原理，设计出实验方案；通过小组合作分工进行实验、测量数据、分析数据。学生们在合作的过程中相互帮助，通过讨论解决问题，在实验操作中相互协作，共同完成实验。成功的完成了本课的学习任务，达到了实验的效果。通过以上教学过程不仅在课堂形式上进行了改进，而且的确让学生在亲身体验中学到了知识，掌握了实验操作。

回顾这节课，深刻地悟出了这样的道理，教师的作用不是告诉学生什么，而是恰到好处地引导学生自己去探究去思考。

第二篇：实验验证机械能守恒定律

实验验证机械能守恒定律

1．(9分)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有()；通过计算得到的有()

A．重锤的质量 B．重力加速度

C．重锤下落的高度

D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度

sn＋sn＋

1【解析】 重锤下落的高度从纸带上用毫米刻度尺测量．某点速度由公式vn＝或

2T

hn＋1－hn－1vn＝

2T

【答案】 C D

2．(9分)在验证机械能守恒定律的实验中有关重锤质量，下列说法中正确的是()A．应选用密度和质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 B．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动 C．不需要称量锤的质量

D．必须称量重锤的质量，而且要估读到0.01g 【解析】 本实验依据的原理是重锤自由下落验证机械能守恒定律，因此重锤的密度和质量应取得大一些，以便系统所受的阻力和重锤的重力相比可以忽略不计，以保证重锤做自

2由落体运动．本实验不需要测出重锤的质量，实验只需要验证gh＝就行了．

2【答案】 AC 3．(11分)(2009·深圳调研)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如图所示，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．所用的XDS—007光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.将挡光效果好、宽度为d＝3.8×10－3m的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δti与图中所示的高度差Δhi并对部

2分数据进行处理，结果如下表所示．(取g＝9.8m/s，注：表格中M为直尺质量)

(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi简要分析该同学这样做的理由是________．

(2)请将表格中数据填写完整．

(3)通过实验得出的结论是________________．

(4)根据该实验请你判断下列ΔEk—Δh图象中正确的是dti()

【解析】(1)因瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度．(4)因为ΔEp＝mg·Δh，ΔEp＝ΔEk，所以ΔEk＝mg·Δh，所以正确答案为C.【答案】(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度(2)4.22 3.97M或4.00M 4.01M或4.02M(3)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量

(4)C

4．(11分)在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频

率为50Hz)“验证机械能守恒定律”的实验中：

(1)某同学用如图所示装置进行实验，得到如图所示的纸带，把第一个点(初速度为零)记作O点，测出点O、A间的距离为

68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为

216.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s，重锤的质量为m＝

1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为________J，重力势能的减少量为

________J.(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a＝________m/s2.(3)在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用题目中给出的已知量求重锤下落过程中受到的平均阻力大小为________N.【解析】 本题主要考查“验证机械能守恒定律”这个实验的基本原理和应用，并且综合了牛顿第二定律．

32.00×10－

2(1)C点速度vC＝m/s＝4.00m/s 4T4×0.02

该过程动能的增加量

112ΔEkmv2C＝1.0×(4.00)J＝8.00J 22

该过程重力势能的减少量为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)由牛顿第二定律得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)利于如图所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB是固定的光滑斜面，斜AECE－AC

面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有物体通过时与它们连线的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s、2.00×10－2s.已知滑块质量为2.00kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00cm，光电门1和2之间的距离为0.54m，g取

9.80m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度．

(1)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，通过光电门2时的速度v2＝

________m/s；

(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________J，重力势能的减少量为________J.(3)由以上数据，得出的结论是____________________．

L0.05【解析】(1)光电门记录的瞬时速度取经过光电门时的平均速度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)在实验误差允许的范围内，ΔEk＝ΔEp，所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒．

【答案】(1)1.00 2.50(2)5.25 5.29(3)在实验误差允许的范围内，ΔEk＝ΔEp，所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒

6．(11分)如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，由此验证机械能守恒定律，根据以上内容，可得

(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s.(2)根据乙图所给的数据，可知毛笔画下记号3时，圆柱棒下落的速度v3＝________m/s；画下记号6时，圆柱棒下落的速度v6＝________m/s；记号3、6之间棒的动能的变化量为________J．重力势能的变化量为________J，由此可得出的结论是______________________．(g取9.80m/s2，结果保留三位有效数字)

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

在误差允许的范围内，机械能守恒．

【答案】(1)0.05s(2)1.24 2.68 2.82 2.88 在误差允许的范围内，机械能守恒

7．(11分)如图所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是（）

sn＋sn＋1①N点是第n个点，则vn＝gnT ②N点是第n个点，则vn＝g(n－1)T ③vn＝2T

dn＋1－dn－1④vn＝2T

A．①③B．①②③C．③④D．①③④

【解析】 由于本实验需要的是物体在某一时刻的真实速度，故应使用纸带上的数据求解，利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速率等于这段时间的中间时刻的瞬时速度这一规律求解．

【答案】 C

8．(13分)(2009·荆州调研)如图所示的实验装置验证机械能守恒定

律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两

种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打

出一系列的点，对纸带上的点痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：()

A．按照图示的的装置安装器件；

B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

C．用天平测量出重锤的质量；

D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明理由．

________________________________________________________________________.(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝

________.(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动

能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是______．

(4)试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为F＝________.【解析】(1)步骤B是错误的，应接到交流电源的输出端；步骤D是错误的，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含m，可以约去．

(s2－s1)f2224a(2)因为s2－s1＝a)a＝ff

4(3)重锤质量m.由牛顿第二定律mg－F＝ma，所以阻力

(s2－s1)f2F＝m[g． 4

(s2－s1)f(s2－s1)f【答案】(1)见解析(2)(3)重锤质量m(4)m[g44

9．(14分)如图所示的装置可用来验证机械能守恒定律．摆锤

A拴在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放 一个小

铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时静止开始释放

摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动．

(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低

点的速度．为了求出这一速度，实验中还应该测得的物理量是

______________________．

(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v＝________.(3)根据已知的和测量的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为________．

【解析】(1)铁片离开摆锤后做平抛运动，故要想求出摆锤在最低点的速度，需根据平抛运动的规律：

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

(3)摆锤在下摆过程中只有重力做功，由机械能守恒得：

1mgL(1－cosθ)＝v2，2

2gs把v＝s代入上式得：L(1－cosθ)2h4h

【答案】(1)摆锤A最低点离地面的竖直高度h和铁片做平抛运动的水平位移s

2gs(2)s(3)L(1－cosθ)2h4h22

第三篇：实验验证机械能守恒定律

实验:验证机械能守恒定律

一、选择题

1．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下面哪些测量工具是必需的()

A.天平B.弹簧测力计C.刻度尺D.秒表

2．在做验证机械能守恒定律实验时，以下说法正确的是()

A.选用重锤时，重的比轻的好

B.选用重锤时，密度大的比密度小的好

C.选用重锤后要称质量

D.重锤所受重力要远大于它所受的空气阻力和打点计时器对纸带的阻力

3.在做验证机械能守恒定律的实验中,下列物理量需要用工具测量的是();通过计算得到的是()

A.重锤的质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.重锤下落的瞬时速度

4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样的结果会有()22 A.mgh1B.mghmvmv22 C.mgh1D.以上都有可能 mv5.下列关于“验证机械能守恒定律”的实验误差的说法中，正确的是（）

A.重物的质量测量不准会产生误差

B.重物的质量大一些,有利于减小误差

C.重物的质量小一些,有利于减小误差

D.先释放重物,后接通电源会造成较大误差

二、填空题

v2v2

6.本实验中，若以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出一h图象应是，才能22

v2

验证机械能守；一h图象的斜率等于的数值． 2

7.在用落体法验证机械能守恒定律的实验中：所用重锤的质量m=1.0 kg，打点计时器所用电源频率50 Hz，打下的纸带如图5-26-1所示(图中的数据为从起始点0到该点的距离)，则在打B点时，重锤的速度vB=m／s，重锤的动能Ek=

J，从开始下落到打B点时，重锤的势能减小量是

图5-26-1 J(取两位有效数字)．

参考答案

一、选择题

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

二、填空

6.一条过原点的倾斜直线,重力加速度7.0.79,0.31,0.31

第四篇：7.9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

山东省邹平县长山中学 李敏 石涛

【目标要求】

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．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减小实验误差。

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。

【教学重难点】

1．验证机械能守恒定律的实验原理。

2．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】

学生分组实验。

【教学过程】

一、导入新课

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。

二、进行新课

实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。

实验原理：用天平测出重物的质量，纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就可以得到重物下落过程中势能的变化。重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出（即每计数点的瞬时速度），这样就得到它在各点的动能。比较重物在某一过程的初末状态动能变化与势能变化的多少，就能验证机械能是否守恒。

需用的实验仪器：（请在所需仪器右面打√对号）1秒表 5打点计时器 9带铁夹的实心重锤

2纸带 6复写纸片 10带铁夹的空心重锤

3刻度尺 7导线、电键 11交流220v,50Hz电源

4天枰

8带有铁夹的铁架台

12高压交流电源

主要实验步骤及注意事项：次序

1主要步骤

用天平称出重锤的质量。

按课本图所示，把打点计时器安装在注意事项

备注

改进措施

把铁架台降低并固定到桌面上

打点计时器安装时，这一步你有必须使纸带两限位以减小摩擦阻力。

为什么？ 好的改良意

孔在同一竖直线上，见吗？铁架台上，用导线把打点记时器与交流电源连好。

用手握着纸带上端并让纸带保持竖直，让重物静止地靠近打点计时器。接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点，断开电源。

换个同学，重复以上2-4步几次，得3—5条纸带。

在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各

先接通电源，后松纸带

挑选打点清晰，且纸带上最前端两点间距接近2mm左右的纸带

请填写下面数据表格。如果起点不清晰该怎么办？

请填写下面数据表格依次标上1、2、3„„用刻度尺测出对应高度h1、h2、h3„„

7应用公式计算各点

对应的速度v11、v2、v3„„

计算各点相对于起点O的势能减少8

填写表格。两数据相等吗？如不相等分析原因。

量mghn和动能的增加量

行比较。

进

9处理数据得出结论

数据表格：（T=s，m=kg，同一纸带以O点为起点）计数点 1 2 3

4Δh m

初态Vo末态Vn势能减少量 m/s

m/s

ΔEP（J）

动能增加量 ΔEK（J）

对比 ΔEP与ΔEK

产生误差原因分析：（思考出几条，请写出几条）1 2

3误差原因

为减小误差操作时应注意方面

结论：

结论的评估：

经典分析：

例：（山东省2008年夏季学业水平考试第16题）在“验证机械能守恒定律”的实验中，造成实验误差的原因主要有：

（1）

（2）

【巩固提高】

1．在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：

①若用公式计算即时速度进行验证，打点记时器所接交流电的频率为50HZ，甲、乙两条实验纸带（如图所示），应选_____纸带好，②验证机械能守恒定律的实验所用的打点记时器的线圈应接的电源是（）

A．交流220VB．直流220VC．交流6VD．直流6V

2．某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤：

A．用天平称出重物的质量；

B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度；

C．拆掉导线，整理仪器；

D．断开电源，调整纸带，重做两次；

E．用秒表测出重物下落的时间；

F．用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论；

G．把打点计时器接到低压交流电源上；

H．接通电源，释放纸带；

I．把打点计时器接到低压直流电源上；

J．把打点计时器固定到桌边的铁架台上。

上述实验步骤中错误的是，可有可无的是，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是。（均只需填步骤的代号）

3．在验证机械能守恒定律时，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图象应是什么形状才能验证机械能守恒定律，图线的斜率表示什么？

参考答案：

1．①甲②A

2．上述实验步骤中错误的是E和I，因为实验中不需要测定时间，打点计时器应使用低压交流电源。可有可无的实验步骤是A。正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：J、G、B、H、D、C、F。

3．实验数据绘出图象应是通过原点的一条倾斜直线。由图线的斜率表示重力加速度g。

第五篇：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)：

(1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB＝______m/s；

(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据．

【答案】(1)3.90(2)见标准解答 探究实验

三、创新设计实验

例：利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示

（1）实验步骤：

①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平； ②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.30 mm；

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝_____cm；

④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；

⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量的字母写出下列所示物理量的表达式：

①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝______.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp减＝________(重力加速度为g)．

（3）如果ΔEp减＝______，则可认为验证了机械能守恒定律． 【答案】(1)③60.00(59.96～60.04)

课堂小结

1、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

2.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．

3.实验步骤 4.数据处理 5.误差分析

6、注意事项 7.探究实验

板书

1、实验原理： 2.实验器材： 3.实验步骤 4.数据处理 5.误差分析

6、注意事项