【導(dǎo)讀】況，這對高一新生來說是全新的。通過對打點計時器的了解，掌握其使用方法。加強對瞬時速度的理解，拉近物理與生活、模型與實際的距離，培養(yǎng)學(xué)生。從不同角度看同一問題的素養(yǎng)和學(xué)生的發(fā)散思維。用圖像表示物理量的變化，在。生活中是十分常見的方法，本書在這方面加強了很多。在過去教材中“用平滑曲。這些測量點，即將驗證性實驗換為探究性實驗，思路不一樣、邏輯線索不一樣。此外，讓學(xué)生體會圖象在反映兩物理量關(guān)系時的優(yōu)越性。要求均很高，特別對剛?cè)敫咧械男律鷣碚f有難度，更具有吸引力和挑戰(zhàn)性。1．了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2．會安裝并使用打點計時器。1．通過學(xué)生自己看打點計時器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的能力。電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應(yīng)使用10V以下的交流電源；

　　

【正文】 ，將紙帶穿過打點計時器的限位孔，紙帶一端夾緊在小車的后端，打點計時器接電源。 ，調(diào)節(jié)木板的傾角，測量紙帶點距直到相等，表明恰好平衡摩擦力。 ，交中垂線于 A 點，作為小車每次運動的起始點。 ，將小車的前（或后）端拉到 A 點，接通電源，打點計時器打點，釋放小車，小車離開木板前適時使小車制動，斷開電源，取下紙帶。重復(fù)本項前面的過程，選出清晰的紙帶。記下點距相等后 t= 的位移 1x? m，求出小車獲得的速度 v=10 1x? m/s。 、粗細、長度的兩根、三根、?六根橡皮筋，依照 D 項的方法，分別進行實驗。記下各次實驗中點距相等后 t= 的位移 nxxx ?????? 32 , m,求出小車分別獲得的速度 nvvv ???32, m/s。 （用第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長度），以速度為橫軸（可以用適當(dāng)?shù)乃俣戎禐閱挝婚L度，也可以用第一次小車的速度為橫軸的單位長度），建立坐標系，用描點法作出圖像，看看是否是正比例圖像，若不是，功與速度的哪種相關(guān)量（的變化量）是正比的，功就與速度的這種相關(guān)量（的變化量）具有確定的函數(shù) 關(guān)系。 處理數(shù)據(jù)，得出規(guī)律 采集橡皮條 分別為一根、兩根??、六根時的數(shù)據(jù)（勻速運動階段，例如在 內(nèi)的位移），記在自己設(shè)計的表格中。 記錄數(shù)據(jù)的方式示例 W（ J） V(m/s) V2(m2/s2) V3(m3/s3) 0 1 2 3 4 5 6 3 作圖分析 4．注意事項： 根據(jù)實驗過程思考 。 (1)如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何驗證？ （讓木板有一個微小的傾角；使重力沿斜面向下的分力等于阻力；輕推小車使之勻速運動。） (2)如何做到每根橡皮 條的功都相等？ （使橡皮條完全相同，且伸長量也一樣。） (3)思考紙帶上打點的分布情況，如何計算末速度？ （打點之間的距離先增大后不變，通過不變的點間距求末速度。） (4)如何通過圖像處理數(shù)據(jù)？ （將圖像做成直線，有利于判斷物理量間的關(guān)系） (高中物理 必修二 ) 實驗三：《驗證機械能守恒定律》教案 一、教學(xué)目標 1．知識與技能目標 （ 1）要弄清實驗?zāi)康?，本實驗為驗證性實驗，目的是利用重物自由下落驗證機械能守恒定律； （ 2）要明確實驗原理，掌握實驗的操作方法與技巧、學(xué)會實驗數(shù)據(jù)的采集與處理，能夠進行實驗誤 差的分析，從而使我們對機械能守恒定律的認識，不止停留在理論的推導(dǎo)上，而且還能夠通過親自操作和實際觀測，從感性上增加認識，深化對機械能守恒定律的理解； （ 3）要明確織帶選取及測量瞬時速度簡單而準確的方法。 2．過程與方法目標 （ 1）通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)及實驗誤差分析的能力； （ 2）通過同學(xué)們的親自操作和實際觀測掌握實驗的方法與技巧； （ 3） 通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法； （ 4） 通過實驗過 程使學(xué)生 體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，更要動腦。 3．情感態(tài)度與價值觀目標 （ 1）通過實驗及誤差分析，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生對物理規(guī)律的探知欲； （ 2）使學(xué)生通過實驗體會成功的樂趣與成就感，激發(fā)對物理世界的求知欲； （ 3） 培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)合作精神和協(xié)作意識，敢于提出與別人不同的見解； （ 4）通過經(jīng)歷實驗過程，體驗科學(xué)實驗過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧妙。 二 、教學(xué)重點 與難點 1．實驗原理及方法的選擇及掌握。 2．實驗誤差分析的方法。 三 、教學(xué)用具 鐵架臺（帶鐵夾）、打點計時器、重錘 （帶紙帶夾子）、紙帶、導(dǎo)線、刻度尺、低壓電源。 四 、教學(xué) 方法 預(yù)習(xí)設(shè)計――實驗觀察 —— 數(shù)據(jù)處理 —— 歸納總結(jié)。 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，親自動手實驗，并討論、交流學(xué)習(xí)成果。 五 、課時安排 1 課時 六 、教學(xué)過程 （一） 導(dǎo)入新課 上節(jié)課我們從理論上學(xué)習(xí)了機械能守恒定律，我們從定律內(nèi)容及守恒條件上初步理解了機械能守恒定律，今天我們通過自己親身實驗從感性上對定律再做進一步的理解。 （二）進行新課 實驗?zāi)康? 結(jié)合教材整理預(yù)習(xí)學(xué)案提綱，對學(xué)生整理結(jié)果進行點評。（展示幻燈片）本實驗屬驗證性實驗，實驗?zāi)康氖抢?用重物自由下落的現(xiàn)象驗證機械能守恒定律。 認識實驗儀器： 組裝實驗儀器、明確各個儀器的功能。（暫時不做，只是組裝） 電磁式打點計時器電源應(yīng)選擇 10V 以下，火花式打點計時器應(yīng)選擇 220V。打點計時器限位孔位置應(yīng)為豎直。紙帶的長度應(yīng)在 1m左右。（學(xué)生思考，后面回答） 理解實驗原理 通過對物體自由下落運動的研究來驗證機械能守恒定律的實驗原理是：忽略空氣阻力，自由下落的物體在運動過程中機械能守恒，即重物動能的增加量等于其重力勢能的減少量。具體地說： （ 1）若以重物下落的起始點 O為基準，設(shè)重物的質(zhì)量為 m，測出物 體自起始點 O下落距離 h時的速度 v，則在誤差允許范圍內(nèi)，由計算得出189。 mV2=mgh,機械能守恒定律即被驗證。 （ 2）若以重物下落過程中的某一點 A 為基準，設(shè)重物的質(zhì)量為 m，測出物 體對應(yīng)于 A 點的速度 vA ，再測出物體由 A 點下落△ h 后經(jīng)過 B 點的速度 vB，則在誤差允許范圍內(nèi)，由計算得： hmgmvmvAB ??? 22 2121，機械能守恒定律即被驗證。 掌握實驗的方法與技巧 實驗步驟（展示幻燈片） （ 1）把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上 （ 2）把打點計時器接到交流低壓電源上 （ 3）將紙帶固定在重錘上 （ 4）將紙帶穿過計時器 ,并將紙帶提升到一定高度 （ 5）接通電源 ,然后釋放紙帶 .斷開電源 ,取下紙帶 （ 6）更換紙帶 ,重新進行同一要求的實驗 （ 7）挑選點跡清晰的紙帶研究 ,用毫米刻度尺測出距離 ,記錄數(shù)據(jù) （ 8）根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進行有關(guān)計算并得出結(jié)論 （ 9）拆掉導(dǎo)線 ,歸整器材 學(xué)生實驗 實驗前教師提示：打點計時器的使用 （ 1）電磁打點計時器應(yīng)接 4~6V 交流電源，當(dāng)交變電流的頻率為 50Hz 時，打點周期為 。 （ 2）為使打點的頻率比較穩(wěn)定，要求打點計時器振動片的固有頻率也是 50Hz，使之發(fā)生共振現(xiàn)象。振動片的長度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，通過改變振動片的長度可調(diào)節(jié)它的固有頻率。 （ 3）實驗前要檢查打點的清晰情況，必要時應(yīng)調(diào)整振針的高度，且不能讓它松 動，否則將會出現(xiàn)漏點、雙點等現(xiàn)象，還會對紙帶產(chǎn)生過大的阻力。 （ 4）電火花計時器可直接接在 220V 交流電源上，注意采用雙紙打點即可。 分組實驗（只是實驗，不進行數(shù)據(jù)處理） 問題討論 問題 1：本實驗要不要測量物體的質(zhì)量？分組討論，得出結(jié)論。點撥思路，明確結(jié)論。（展示幻燈片） 驗證機械能守恒定律的表達式： mghmv ?221 和 hmgmvmvAB ??? 22 2121中，式子兩邊均有重物的質(zhì)量 m，因而也可不具體測出 m的大小，而將 m保留在式子中。 問題 2：對實驗中獲得的數(shù)條紙帶應(yīng)如何選??？分組討論，得出結(jié)論，選取合適的紙帶以備處理數(shù)據(jù)之用。 分兩種情況加以說明： （ 1）用 mghmv ?221 驗證 這是以紙帶上第一點（起始點）為基準點來驗證機械能守恒定律的方法。由于第一點應(yīng)是重物做自由落體運動開始下落的點 ，所以應(yīng)選取點跡清晰且第 2兩點間的距離接近 2mm 的紙帶。 （ 2）用 hmgmvmvAB ??? 22 2121驗證 這是回避起始點，在紙帶上選擇后面的某兩點驗證機械能守恒定律的方法。由于重力勢能的相對性，處理紙帶時選擇適當(dāng)?shù)狞c為基準點，勢能的大小不必從起始點開始計算。這樣，紙帶上打出起始點 O后的第一個 內(nèi)的位移是否接近 2mm，以及第一個點是否清晰也就無關(guān)緊要了。實驗打出的任何一條紙帶，只要后面的點跡清晰，都可以用于計算機械能是否守恒。 實驗開始時如果不是用手提著紙 帶的上端，而是用夾子夾住紙帶的上端，待開始打點后再松開夾子釋放紙帶，打點計時器打出的第一個點的點跡清晰，計算時從第一個計時點開始至某一點的機械能守恒，其誤差也不會太大?；乇艿谝粋€計時點的原因也包括實驗時手提紙帶的不穩(wěn)定，使第一個計時點打出的點跡過大，從而使測量誤差加大。 問題 3： 重物的速度怎樣測量？ 結(jié)合教材介紹獨立推導(dǎo)測量瞬時速度并得出結(jié)論。 結(jié)論 ：做勻變速直線運動的紙帶上某點的瞬時速度，等于與之相鄰兩點間的平均速度。對教材推導(dǎo)方法點評。（有否更簡潔、直觀的推導(dǎo)方法？）分組討論可否變換一種思路進行推導(dǎo)，以使 推導(dǎo)更簡潔、直觀） 如教材圖所示，由于紙帶做勻加速運動，故有 A、 C 之間的平均速度： 2 CAAC vvv ?? 又根據(jù)速度公式有： vB=vA+a△ t， vC=vB+a△ t， 故有： vB－ vA= vC－ vB， 即： 2 CAB vvv ??， 從而： ACB vv ? 。 問題 4： 通過處理實驗數(shù)據(jù)，可得出什么結(jié)論？自主對所 選擇的紙帶進行測量、計算，得出結(jié)論。對學(xué)生得出的結(jié)論進行點評，提出問題 5。 問題 5： 實驗誤差分析，提出問題，在得到的實驗數(shù)據(jù)中，大部分同學(xué)得到的結(jié)論是，重物動能的增加量稍小于重力勢能的減少量，即 Ek＜ Ep。是怎么造成的呢？分組討論，得到結(jié)論。對學(xué)生討論進行點撥。展示幻燈片。 （ 1）重物和紙帶下落過程中要克服阻力，主要是紙帶與計時器之間的摩擦力。 （ 2）計時器平面不在豎直方向，紙帶平面與計時器平面不平行是阻力增大的原因。 （ 3）電磁打點計時器的阻力大于電火花計時器。由于阻力的存在，重物動能的增加量稍小于勢能 的減少量，即 Ek＜ Ep 在實驗中會不會出現(xiàn)，重物動能的增加量稍大于重力勢能的減少量，即 EkEp的結(jié)論呢？分組討論，得到結(jié)論。對學(xué)生討論進行點撥。展示幻燈片。 交流電的頻率 f不是 50Hz 也會帶來誤差。 若 f＞ 50Hz，由于速度值仍按頻率為 50Hz 計算，頻率的計算值比實際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動能值也就偏小，使 Ek＜ Ep的誤差進一步 t vC v v0 vA vB O tA tB tC 加大。 根據(jù)同樣的道理，若 f＜ 50Hz，則可能出現(xiàn) Ek＞ Ep的結(jié)果。 問題 6：實驗注意事項： （ 1）安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦 阻力。 （ 2）應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，可使摩擦阻力，空氣阻力相對減小。 （ 3）實驗時 ,必須先接通電源 ,讓打點計時器工作正常后才能松開紙帶讓重錘下落 （ 4）本實驗因不需要知道重物動能的具體數(shù)值 ,故不需要測出重物的質(zhì)量 m. （ 5）實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力 (主要是打點計時器的阻力 )做功 , 所以動能的增加量△ EK必定稍小于勢能的減少量△ EP（電源頻率為 50Hz）。