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學(xué) 案 裝 訂 線 內(nèi) 不 要 答 題 第七章 機械能守恒定律 第9節(jié) 實驗:驗證機械能守恒定律 導(dǎo)學(xué)案 2019-2020年人教版必修二7.9《宇宙航行》WORD教案2 【使用說明】 1、依據(jù)學(xué)習(xí)目標自學(xué)課本，查閱相關(guān)資料，按照導(dǎo)學(xué)案獨立進行自主學(xué)習(xí)，用紅筆標注重點、疑點問題，便于課堂討論，帶*題為選做題。 2、課堂上通過小組合作、互動、展示和點評加深對本節(jié)知識的理解達成目標 【學(xué)習(xí)目標】 1．理解實驗的設(shè)計思路，明確實驗中需要直接測量的物理量。 2．知道實驗中選取測量點的有關(guān)要求，會根據(jù)實驗中打出的紙袋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(jù)實驗數(shù)據(jù)的分析得出實驗結(jié)論。 4．能定性地分析產(chǎn)生實驗誤差的原因，并會采取相應(yīng)的措施減小實驗誤差。 【問題導(dǎo)學(xué)】 1、認真閱讀教材完成下列問題： （1）為什么要選擇自由落體運動來驗證機械能守恒定律？ （2）該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：①第一點O為計時起點；②二是O點的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？ （3）該實驗中是否需要測量重物的質(zhì)量？為什么？ （4）在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？ （5）實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？ 2、實驗：驗證機械能守恒定律 【實驗器材】 【例1】如圖為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘.回答下列問題 為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有______.(填入正確選項前的字母) A、米尺 B、秒表 C、0～12V的直流電源 D、0～12V的交流電源 E.天平 【實驗原理】 推導(dǎo)出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。 如圖所示，質(zhì)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: ___________________；上式亦可寫成__________________________ 為了方便，可以直接從開始下落的O點至任意一點（如圖中的A點）來進行研究，這時應(yīng)有：----本實驗要驗證的表達式，式中h是 高度，vA是物體在A點的 速度。 【實驗操作與步驟】 1．把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點計時器接好． 2．把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c計時器附近． 3．接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重錘自由下落，打點計時器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點． 4．重復(fù)上一步的過程，打三到五條紙帶． 5．選擇一條點跡清晰且第l、2點間距離接近2 mm的紙帶，在起始點標上0，以后各點依次為1、2、3……用刻度尺測量對應(yīng)下落的高度h1\h2\h3，……記人表格中． 6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計算出各點的瞬時速度v1\v2\v3……并記錄在表格中． 7．計算各點的重力勢能的減少量mgh和動能的增加量，并進行比較．看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)． 【實驗數(shù)據(jù)處理】 【例2】在“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(shù)點為A、B、C、D，各計數(shù)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(zhì)量為1kg。 （1）運用公式=對實驗條件的要求是____________________________; 為此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應(yīng)接近__________. (2)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。 (3)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。 (4)實驗誤差產(chǎn)生的原因(寫兩點)： ①_____________________________________________________________; ②_____________________________________________________________. （5）根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點的過程中，得到的結(jié)論是 ______________。 （6）若該實驗過程中，不計任何阻力，根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v，量出下落高度h，則： ①以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像應(yīng)是（ ） ②該圖像的斜率等于________的數(shù)值。 【達標檢測】 1.在驗證機械能守恒定律的實驗中，有同學(xué)按以下步驟進行實驗操作： A.用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)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(fù)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點較近處選擇幾個連續(xù)計數(shù)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，即得到重錘下落高度； F.計算出和，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 ______________。 ★xx年高考題（安徽卷） 2．利用圖示裝置進行驗證機械能守恒定律的試驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度和下落高度。某班同學(xué)利用實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案。 a. 用刻度尺測出物體下落的高度，并測出下落時間,通過計算出瞬時速度. b. 用刻度尺測出物體下落的高度，并通過計算出瞬時 速度. c. 根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度，并通過計算出高度. d. 用刻度尺測出物體下落的高度，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度。 以上方案中只有一種正確，正確的是 。（填入相應(yīng)的字母）