2019-2020年人教版必修二7.9《宇宙航行》WORD教案6.doc

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2019-2020年人教版必修二7.9《宇宙航行》WORD教案6 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與技能 1、會用打點(diǎn)計時器打下的紙帶計算物體運(yùn)動的速度。 2、掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。 過程與方法 通過用紙帶與打點(diǎn)計時器來驗證機(jī)械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。 情感、態(tài)度與價值觀 通過實驗驗證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。 【教學(xué)重點(diǎn)】 掌握驗證機(jī)械能守恒定律的實驗原理。 【教學(xué)難點(diǎn)】 驗證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。 【教學(xué)課時】 1課時 【自主學(xué)習(xí)】 ⒈為進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。 ⒉物體做自由落體運(yùn)動時，只受 力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落H高度時速度為V，應(yīng)有MgH= ，故只要gH=1/2V2成立，即可驗證自由落體運(yùn)動中物體的機(jī)械能守恒。 ⒊在打出的各紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡 ，且第1、2兩打點(diǎn)間距離接近 的紙帶。 ⒋測定第N個點(diǎn)的瞬時速度的方法是：測出與N點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，，有公式VN= 算出。 ⒌在驗證機(jī)械能守恒定律時，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。 【探究學(xué)習(xí)】 課前準(zhǔn)備 教師活動：課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實驗。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱，重點(diǎn)復(fù)習(xí)下面的三個問題： 1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實驗中的具體表達(dá)式。 在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為： EA=， EB= 如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)械能守恒，于是有 EA=EB，即= 上式亦可寫成 該式左邊表示物體由A到B過程中動能的增加，右邊表示物體由A到B過程中重力勢能的減少。等式說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時應(yīng)有：----本實驗要驗證的表達(dá)式，式中h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度，vA是物體在A點(diǎn)的瞬時速度。 圖2 0 1 2 3 4 s1 s2 s3 h1 h2 h3 h4 2、如何求出A點(diǎn)的瞬時速度vA？ 根據(jù)做勻加速運(yùn)動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出A點(diǎn)的瞬時速度vA。 圖2是豎直紙帶由下而上實際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1，2，3，……圖中s1，s2，s3，……分別為0～2點(diǎn)，1～3點(diǎn)，2～4點(diǎn)…… 各段間的距離。 根據(jù)公式，t=20.02 s（紙帶上任意兩個相鄰的點(diǎn)間所表示的時間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，……各點(diǎn)相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，…….例如： 量出0～2點(diǎn)間距離s1，則在這段時間里的平均速度，這就是點(diǎn)1處的瞬時速度v1。依次類推可求出點(diǎn)2，3，……處的瞬時速度v2，v3，……。 3、如何確定重物下落的高度？ 圖2中h1，h2，h3，……分別為紙帶從O點(diǎn)下落的高度。 根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點(diǎn)的重力勢能和動能，從而驗證機(jī)械能守恒定律。 學(xué)生活動：學(xué)生看書明確實驗的各項任務(wù)及實驗儀器。復(fù)習(xí)《用打點(diǎn)計時器測速度》的實驗，掌握用打點(diǎn)計時器測量勻變速直線運(yùn)動速度的方法。 進(jìn)行新課 教師活動：在學(xué)生開始做實驗之前，老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個問題： 1、該實驗中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計時起點(diǎn)，O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？ 2、是否需要測量重物的質(zhì)量？ 3、在架設(shè)打點(diǎn)計時器時應(yīng)注意什么？為什么？ 4、實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？ 5、測量下落高度時，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？ 學(xué)生活動：思考老師的問題，討論、交流。選出代表發(fā)表見解。 1、因為打點(diǎn)計時器每隔0.02 s打點(diǎn)一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測量；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時間間隔 t =0.02 s. 2、因為不需要知道物體在某點(diǎn)動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗證就行了。 3、打點(diǎn)計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。 4、必須先接通電源，讓打點(diǎn)計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。 5、這個同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。 教師活動：聽取學(xué)生匯報，點(diǎn)評，幫助學(xué)生解決困難。 學(xué)生活動：學(xué)生進(jìn)行分組實驗。 【課堂訓(xùn)練】 （1）為進(jìn)行“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。 （2）在驗證機(jī)械能守恒定律時，如果以v2／2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。 （3）在做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗時，用打點(diǎn)計時器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個點(diǎn)，0、1、2……為連續(xù)的計數(shù)點(diǎn)?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運(yùn)動的加速度大小表達(dá)式為____ _____。在打第5號計數(shù)點(diǎn)時，紙帶運(yùn)動的瞬時速度大小的表達(dá)式為___ _____。要驗證機(jī)械能守恒定律，為減小實驗誤差，應(yīng)選擇打下第_________號和第__________號計數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對象。 （4）某次“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計時器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。 ①打點(diǎn)計時器打出B點(diǎn)時，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動能EkB= J。 ②從開始下落算起，打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時，重錘的重力勢能減小量為 J。 ③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(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是 。 參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點(diǎn)的直線、g. （3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 –s1）/9T 2， （s5+ s6）/2T，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③機(jī)械能守恒。 【課堂小結(jié)】 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。