機械能和能源的實驗專項訓練教學設(shè)計1、教學目標（1）會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度；（2）通過實驗探究合外力對物體做的功與物體動能變化的關(guān)系；（3）學習利用圖像法研究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系；（4）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。2、重難點（1）利用圖像法研究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系；（2）利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的原理和方法。3、學情分析學生已經(jīng)初步的學習了探究動能定理和驗證機械能守恒的實驗，了解兩個實驗的步驟和一些注意點，本節(jié)課繼續(xù)對所學的知識繼續(xù)運用。4.1、新課導入探究動能定理和驗證機械能守恒的兩個實驗是高考中非常重要的考點，在學習過程中要足夠的重視，本節(jié)課繼續(xù)對所學的知識繼續(xù)運用。投影本節(jié)課學習目標讓學生回答課前預習單，回顧基本知識1、探究a與F、m之間的定量關(guān)系時需要滿足哪兩個條件：平衡摩擦力；M》m。2、恒力F做功的公式：。3、動能定理的公式：。4、重力做功的公式：。5、驗證機械能守恒定律時，若從打出的第一個點作為起點則需要驗證的方程為：；若利用紙帶中間某個點作為起點則需要驗證的方程為：。4.2教學活動活動一研究合外力做功和動能變化的關(guān)系例1、如圖1所示，某同學用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實驗思想、原理及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗：①為達到平衡阻力的目的，取下細繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運動的理由是____．答：紙帶上的點是否均勻分布②連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到如圖2所示的紙帶．紙帶上O點為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G．實驗時小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg．請計算小車所受合外力做的功W、速度V、V2和小車動能的變化△Ek，補填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點后第四位)．O-BO-CO-DO-EO-FW/J0.04320.05720.07340.0915V/(m/s)0.65550.75500.85700.9525V2/(m/s)20.42970.57000.73440.9073△Ek/J0.04300.05700.07340.0907分析上述數(shù)據(jù)可的結(jié)論：答：，，，。結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，合外力所做的功等于動能的變化量(3)以V2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標系，描點作出V2-W圖象，可知該圖象是一條____，（若小車質(zhì)量不知）根據(jù)圖象還可求得____．答：過原點的直線，小車質(zhì)量小結(jié)：變式1、用如圖甲所示的實驗裝置“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”，當靜止的小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做功記為W，則當用2條、3條、4條…橡皮筋并在一起進行實驗時，橡皮筋對小車做功可分別記為2W、3W、4W…．每次實驗中小車獲得的速度v由打點計時器所打的紙帶測出．（1）打點計時器與學生電源按圖(乙)連接，正確的連接是____(填“A”或“B”)．答：打點計時器用交流電，選B(2)關(guān)于本實驗的下列要求和操作中，必須得有____A．每根橡皮筋的粗細和原長必須盡可能相同B．用天平測量小車的質(zhì)量C．每次實驗時小車都必須從同一個位置由靜止釋放D．在接通打點計時器電源的同時釋放小車．答：AC(3)實驗中木板略微傾斜，這樣做____A．是為了釋放小車后，小車能勻加速下滑B．防止紙帶上打點不清晰C．可使得橡皮筋做的功等于丁合力對小車做的功D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動答：C(4)圖(丙)是某次實驗得到的一段紙帶，由此可算出小車獲得的最大速度大小為____m/s．(保留兩位有效數(shù)字)答：用6到8之間的距離算速度列舉一個產(chǎn)生實驗誤差的主要原因：____．答：每根橡皮筋不可能完全相同或測量長度有誤差活動二、驗證機械能守恒定律例2、驗證機械能守恒定律的實驗裝置如圖1所示．現(xiàn)有的器材：帶鐵夾的鐵架臺、紙帶、打點計時器、交流電源、帶夾子的重物．回答下列問題：(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有____．(填入選項前的字母)A．秒表B．天平C．毫米刻度尺答：C(2)下列幾個操作步驟中：A．按照圖示，安裝好實驗裝置；B．將打點計時器接到電源的“交流輸出”上；C．用天平測出重錘的質(zhì)量；D．先釋放重錘，后接通電源，紙帶隨著重錘運動，打點計時器在紙帶上打下一系列的點；E．測量紙帶上某些點間的距離；F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢是否等于增加的動能．沒有必要的是____，操作錯誤的是____．(填步驟前相應(yīng)的字母)答：C，D(3)部分實驗步驟如下：A．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開紙帶B．手提紙帶的上端，讓重物靜止在打點計時器附近C．關(guān)閉電源，取出紙帶D．把打點計時器固定在鐵夾上，讓紙帶穿過限位孔上述實驗步驟的正確順序是；____(填入選項前的字母)答：DBAC(4)實驗中，夾子與重物的質(zhì)量m=250g，打點計時器在紙帶上打出一系列點．如圖2所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點，A、B、C為三個連續(xù)點，已知打點計時器每隔0.02s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2．選取圖中O點和B點來驗證機械能守恒定律，則重物重力勢能減少量△EP=____J，動能增量△EK=____J．(以上均要求保留2位有效數(shù)字)，實驗結(jié)論：．答：，先算B點速度，再算增加的動能。結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量本實驗產(chǎn)生誤差的原因．答：重物在下落過程中存在阻力(6)若C點后還有D、E、F、G等點，根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v，量出下落的距離h，則以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是下圖中的哪個____根據(jù)圖像還可以求出：答：由可以看出是線性關(guān)系，且過原點的一條直線，選C。還有求出重力加速度。小結(jié)：變式2、用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗室所用的電源有交流電(頻率為50Hz)和直流電兩種輸出端，重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點進行測量，即驗證機械能守恒定律．(1)某同學按如下步驟進行實驗：A．用天平測量出重錘的質(zhì)量；B．按圖示的裝置安裝器件；C．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；D．接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子，打出一條紙帶；E．換用另外紙帶，重復步驟D；F．選取合適的紙帶；G．測量所選紙帶上某些點之間的距離；H．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能和它增加的動能，比較二者是否相等．指出其中沒有必要進行的步驟是____；操作不恰當?shù)牟襟E是____．答：A，C（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的速度數(shù)值，這位同學打出的紙帶如圖2所示，A點為打下的第一個點，0，1，2，3，4，5，6為連續(xù)的計數(shù)點，現(xiàn)測得s1、s2、s3、s4、s5、s6分別為4.03cm、4.42cm、4.80cm、5.18cm、5.57cm、5.95cm，請你根據(jù)這條紙帶算出打第1點和第5點的速度分別為v1=____m/s和v5=____m/s．(保留三位有效數(shù)字)答：，(3)某同學根據(jù)第(2