1、教師姓名學(xué)生姓名 填寫時(shí)間 學(xué)科 物理年級(jí) 上課時(shí)間 課時(shí)計(jì)劃2h 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容個(gè)性化學(xué)習(xí)問題解決教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律誤差分析1減小測(cè)量誤差：一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測(cè)量完，二是多測(cè)幾次取平均值。2誤差來源：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量Ekmv必定稍小于重力勢(shì)能的減少量Epmghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力。注意事項(xiàng)1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力。2重物密度要大：重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料。3一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打

2、點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開紙帶讓重物下落。4測(cè)長度，算速度：某時(shí)刻的瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用vn，不能用vn或vngt來計(jì)算。熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理【例1】在進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：圖1(1)兩實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別采用了如圖1甲和乙所示的裝置，采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在圖甲中，下落物體應(yīng)選擇密度_(選填“大”或“小”)的重物；在圖乙中，兩個(gè)重物的質(zhì)量關(guān)系是m1_m2(選填“”、“”、“”)；采用圖乙的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有交流電源，刻度尺和_；比較兩種實(shí)驗(yàn)方案，你認(rèn)為圖_(選填“甲”或“乙”)所示實(shí)驗(yàn)方案更合理，理由是_。(2)有一同學(xué)采用了圖甲所示的方案，選出一條紙帶如圖

3、2所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50 Hz交流電，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B之間、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重物的質(zhì)量為0.5 kg，g取9.8 m/s2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能比開始下落時(shí)減少了_ J，這時(shí)它的動(dòng)能是_ J，根據(jù)上面這兩個(gè)數(shù)據(jù)你能得到的結(jié)論是：_。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖2解析(1)為了減小空氣阻力的影響，選擇體積小、密度大的重物；在題圖乙中，m2在m1的拉力作用下向上運(yùn)動(dòng)，所以m1m2。兩重物質(zhì)量不等，分析系統(tǒng)損失的重力勢(shì)能是否近似等于增加的動(dòng)能時(shí)，兩邊質(zhì)量不能約去，故需要天平測(cè)量兩重物的質(zhì)量。題圖乙中所示實(shí)驗(yàn)還受到細(xì)線與滑輪的阻力的影響，

4、機(jī)械能損失較大，故題圖甲所示實(shí)驗(yàn)方案較為合理。(2)重力勢(shì)能減少量為EpmghOB0.867 J；打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為vB，打B點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能為EkBm()20.852 J，可見在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落時(shí)機(jī)械能守恒。答案(1)大天平甲圖乙中還受到細(xì)線與滑輪的阻力的影響(2)0.8670.852在誤差允許的范圍內(nèi)，重物下落時(shí)機(jī)械能守恒數(shù)據(jù)處理的方法方法一：用mv2mgh驗(yàn)證時(shí)，利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算。方法二：用mvmvmgh驗(yàn)證時(shí)，任取兩點(diǎn)計(jì)算。方法三：圖象法。從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2

5、h圖線。若在誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。【變式訓(xùn)練】1(2014·南京模擬)某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖3所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖3(1)組內(nèi)同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是_，理由是_。(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖4所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02 s，請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小_m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。圖4(3)該小組內(nèi)同學(xué)們根據(jù)紙帶算出

6、了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2h圖線如圖5所示，請(qǐng)根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。圖5解析(1)甲，理由是：采用乙圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑過程中機(jī)械能不守恒，故乙圖不能用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(2)vB1.37 m/s；(3)因?yàn)閙ghmv2，所以v22gh，圖線的斜率是2g，可得g9.7 m/s2或g9.8 m/s2。答案(1)甲采用乙圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車和斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑過程中機(jī)械能不守恒，故乙圖不能用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(2)1.37(3)9.7或9.8熱點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)高考命

7、題視角以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)。視角1實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)由系統(tǒng)動(dòng)能、重力勢(shì)能的變化驗(yàn)證機(jī)械能守恒，所用實(shí)驗(yàn)器材：光電門、氣墊導(dǎo)軌。通過小球自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒。視角2實(shí)驗(yàn)原理的遷移【例2】某同學(xué)利用如圖6所示的裝置來驗(yàn)證由小車與鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖6(1)現(xiàn)提供如下器材：A小車B鉤碼C一端帶滑輪的長木板D細(xì)繩E電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器F紙帶G毫米刻度尺H游標(biāo)卡尺I低壓交流電源J220 V交流電源實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_(填寫器材前的字母)，還需要的器材是_。(2)為盡可能消除摩擦力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡

8、可能準(zhǔn)確，則小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)該滿足_。(3)小明和小軍同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明認(rèn)為只要采用平衡摩擦力的方法將摩擦力平衡掉就可以了，無須滿足(2)問中小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系，而小軍卻否認(rèn)小明的看法，你認(rèn)為小明的看法_(選填“正確”或“不正確”)，理由是_。(4)兩位同學(xué)統(tǒng)一觀點(diǎn)后完成實(shí)驗(yàn)，得到一條紙帶，去掉前面比較密集的點(diǎn)，選擇點(diǎn)跡清晰且便于測(cè)量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)(標(biāo)號(hào)為06)，測(cè)出相關(guān)距離如圖7所示，要驗(yàn)證在第2點(diǎn)與第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能相等，則應(yīng)滿足關(guān)系式_(設(shè)小車質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，打點(diǎn)周期為T)。圖7解析(1)實(shí)驗(yàn)不需要游標(biāo)卡尺，距離由刻度尺測(cè)量，電火花計(jì)時(shí)器直接使用220 V

9、交流電源，不需要低壓交流電源，不需要的器材是H、I。還需要天平測(cè)量鉤碼和小車的質(zhì)量。(2)為盡可能消除摩擦力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，則小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)該滿足Mm，這樣能使摩擦力做的功相對(duì)少些，以減小機(jī)械能的損失。(3)小明的看法不正確，因?yàn)槠胶饽Σ亮螅Σ亮€做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。(4)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：v2，v5從第2點(diǎn)到第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能增加(Mm)()2(Mm)()2從第2點(diǎn)到第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量：mg(d5d2)應(yīng)滿足關(guān)系式mg(d5d2)(Mm)()2(Mm)()2答案(1)H，I天平(2)Mm(3)不正確因?yàn)槠胶饽Σ亮螅Σ亮€做

10、負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒(4)mg(d5d2)(Mm)()2(Mm)·()2【變式訓(xùn)練】2某同學(xué)利用如圖8所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過輕質(zhì)定滑輪與鉤碼相連。圖8(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，如果滑塊_，則表示氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平狀態(tài)。(2)不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間小于通過光電門2的時(shí)間。實(shí)施下列措施能夠讓導(dǎo)軌水平的是_。A調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些B調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些C遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些D滑塊的質(zhì)量增大一些E氣

11、源的供氣量增大一些(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m。由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間t1、t2，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是_。解析滑塊從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間小于通過光電門2的時(shí)間，說明滑塊加速向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌右端較高，能夠讓導(dǎo)軌水平的是：調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些或調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些，選項(xiàng)A、B正確。根據(jù)機(jī)械能守恒定律，系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量mgL應(yīng)該等于動(dòng)能增加量(mM)()2(mM)()2，即mgL(mM)()2(mM)()2。答案(1)能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速運(yùn)動(dòng)或滑塊經(jīng)兩個(gè)光電門

12、的時(shí)間相等(2)AB(3)mgL(mM)()2(mM)()21某實(shí)驗(yàn)小組在做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的有_。A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)要使兩限位孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定，以減小紙帶下落過程中受到的阻力B需用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量C打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源D用手托著重錘，先閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開關(guān)，然后釋放重錘E打出的紙帶中，只要點(diǎn)跡清晰，就可以運(yùn)用公式mghmv2來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒F驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒必須先確定重力勢(shì)能的參考平面(2)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒時(shí)，實(shí)驗(yàn)中需計(jì)算某一點(diǎn)的速度，甲同學(xué)用vgt來計(jì)算，乙同學(xué)用vn來計(jì)算。其中_同學(xué)的計(jì)算方法才符合

13、實(shí)驗(yàn)要求。答案(1)AD(2)乙2有4條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電頻率均為50 Hz)打出的紙帶A、B、C、D，其中一條是做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的。為找出該紙帶，某同學(xué)在每條紙帶上選取了點(diǎn)跡清晰的、連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的距離依次為x1、x2、x3。請(qǐng)你根據(jù)下列x1、x2、x3的測(cè)量結(jié)果確定該紙帶為_。(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.791 m/s2)A61.0 mm,65.8 mm,70.7 mmB41.2 mm,45.1 mm,53.0 mmC49.6 mm,53.5 mm,57.3 mmD60.5 mm,61.0 mm,60.0 mm解析驗(yàn)證機(jī)械能守恒采用重錘的自由

14、落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，所以相鄰的0.02 s內(nèi)的位移增加量為：xgT29.791×0.022 m3.9 mm，可知C正確。答案C3.如圖9為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平。回答下列問題。圖9(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有_。(填入正確選項(xiàng)前的字母)A米尺B秒表C46 V的直流電源D46 V的交流電源(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上C用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量D先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶E測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。(3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_。(寫出兩個(gè)原因)(4)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖10所示。使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的