小學(xué)教案比的應(yīng)用
發(fā)表時(shí)間:2020-09-175.8.1機(jī)械能守恒定律應(yīng)用(新課標(biāo))。
本節(jié)教材分析
本節(jié)重點(diǎn)介紹機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,要求學(xué)生知道應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟以及用這個(gè)定律處理問題的優(yōu)缺點(diǎn),并會(huì)用機(jī)械能守恒定律解決簡(jiǎn)單的問題.另外,在本節(jié)中要學(xué)會(huì)據(jù)題設(shè)條件提供的具體情況,選擇不同的方法,用機(jī)械能守恒定律以及學(xué)過的動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律等結(jié)合解決綜合問題.
教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)目標(biāo)
1.知道應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟.
2.明確應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題的注意點(diǎn).
3.理解用機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律綜合解題的方法.
二、能力目標(biāo)
1.針對(duì)具體的物理現(xiàn)象和問題,正確應(yīng)用機(jī)械能守恒定律.
2.掌握解決力學(xué)問題的思維程序,學(xué)會(huì)解決力學(xué)綜合問題的方法.
三、德育目標(biāo)
1.通過解決實(shí)際問題,培養(yǎng)認(rèn)真仔細(xì)有序的分析習(xí)慣.
2.具體問題具體分析,提高思維的客觀性和準(zhǔn)確性.
教學(xué)重點(diǎn)
機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用.
教學(xué)難點(diǎn)
判斷被研究對(duì)象在經(jīng)歷的研究過程中機(jī)械能是否守恒,在應(yīng)用時(shí)要找準(zhǔn)始末狀態(tài)的機(jī)械能.
教學(xué)方法
1.自學(xué)討論,總結(jié)得到機(jī)械能守恒定律的解題方法和步驟;
2.通過分析典型例題,掌握用機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定律、動(dòng)量守恒定律解決力學(xué)問題.
教學(xué)用具
自制的投影片、CAI課件
教學(xué)過程
出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo):
1.會(huì)用機(jī)械能守恒定律解決簡(jiǎn)單的問題.
2.知道應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟以及用該定律解題的優(yōu)點(diǎn).
3.會(huì)用機(jī)械能守恒定律以及與學(xué)過的動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律等結(jié)合解決綜合問題.
學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程:
一、導(dǎo)入新課?
1.用投影片出示復(fù)習(xí)思考題:
①機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容是什么?
②機(jī)械能守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)形式是什么?
2.學(xué)生答:
①在只有重力做功的情形下,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變;在只有彈力做功的情形下,物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變.
②機(jī)械能守恒定律數(shù)學(xué)表達(dá)式有兩種:
第一種:-=-即動(dòng)能的增加量等于重力勢(shì)能的減小量
第二種:+=+即半初態(tài)的機(jī)械能等于初動(dòng)態(tài)的機(jī)械能.
3.引入:本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用.板書:機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用
二、新課教學(xué)
1.關(guān)于機(jī)械能守恒定律解題的方法和步驟:
(1)學(xué)生閱讀本節(jié)課文的例1和例2
(2)用多媒體出示思考題
①兩道例題中在解題方法上有哪些相同之處?
②例1中如果要用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解,該如何求解?
③你認(rèn)為兩種解法解例1,哪種方法簡(jiǎn)單?為什么?
(3)學(xué)生閱讀結(jié)束后,解答上述思考題:
學(xué)生答:課文上的兩道例題的解題方法上的相同之處有:
a:首先確定研究對(duì)象:例1中以下滑的物體作為研究對(duì)象;例2中以小球作為研究對(duì)象
b:對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析:
例1中的物體受到重力和斜面的支持力,例2中的小球受到重力和懸線的拉力
c:判定各個(gè)力是否做功,并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件:
例1中的物體所受的支持力與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直,不做功,物體在下滑過程中只有重力做功,所以機(jī)械能守恒.
例2中的小球所受的懸線的拉力始終垂直于小球的運(yùn)動(dòng)方向,不做功,小球在擺動(dòng)過程中,只有重力做功,所以小球的機(jī)械能守恒.
d:選取零勢(shì)能面,寫出初態(tài)和末態(tài)的機(jī)械能,列方程解答有關(guān)物理量.
(4)在實(shí)物投影儀上展示學(xué)生所做的用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解答例1的過程:
解:物體受重力mg和斜面對(duì)物體的支持力F支,將重力mg沿平行于斜面方向和垂直于斜面
方向分解,得物體所受的合外力.
又v
∴vt==m/s=4.4m/s
(5)把上述解題過程與課本上的解題過程類比,得到應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題,可以只考慮運(yùn)動(dòng)的初狀態(tài)和末狀態(tài),不必考慮兩個(gè)狀態(tài)之間的過程的細(xì)節(jié),所以用機(jī)械能守恒定律解題,在思路和步驟上比較簡(jiǎn)單.
(6)總結(jié)并板書運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題的方法和步驟
①明確研究對(duì)象;
②分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況以及各力做功的情況,判斷機(jī)械能是否守恒;
③確定運(yùn)動(dòng)的始末狀態(tài),選取零勢(shì)能面,并確定研究對(duì)象在始、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能;
④根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程,或再輔之以其他方程,進(jìn)行求解.
2.用機(jī)械能守恒定律求解實(shí)際問題
(1)用投影片出示問題(一):
在課本例2中選擇B點(diǎn)所在的水平面作為參考平面,則小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度多大?
(2)學(xué)生解答
(3)在實(shí)物投影儀上展示學(xué)生的解答過程:
解:選擇B點(diǎn)所在的水平面作為參考平面時(shí):小球在B點(diǎn)具有的重力勢(shì)能=0,動(dòng)能=0,機(jī)械能E1=+=0
擺球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),重力勢(shì)能=-mgh=-mgl(1-cosθ),動(dòng)能=,機(jī)械能E2=+=-mgl(1-cosθ)
由E2=E1=0,可得
=mg(1-cosθ)l
∴v=
3.得到的結(jié)果與例2結(jié)果相同,說明了什么?
學(xué)生答:說明了用機(jī)械能守恒定律解題時(shí),計(jì)算結(jié)果與參考平面的選擇無關(guān).
4用投影片出示問題(二)
①物體的質(zhì)量為m,沿著光滑的軌道滑下軌道形狀如圖所示,與斜軌道相接的圓軌道半徑為R,要使物體
沿光滑的圓軌道恰能通過最高點(diǎn),物體應(yīng)從離軌道最低處多高的地方由靜止開始滑下?
②出示分析思考題:
a:你選什么做為研究對(duì)象?
b:對(duì)選定的研究對(duì)象而言,對(duì)它做功的力有哪幾個(gè)?符合物體機(jī)械能守恒的條件嗎?
c:物體恰能通過圓軌道最高點(diǎn)的條件是什么?
③師生討論后分組得到:
a:選物體作為研究對(duì)象.
b:物體在沿光滑的軌道滑動(dòng)的整個(gè)過程中只有重力做功,故機(jī)械能守恒.
c:物體恰好能通過最高點(diǎn)的條件是mg=m
④學(xué)生書寫解題過程,并在多媒體投影儀上展示解題過程:
解:物體在沿光滑的軌道滑動(dòng)的整個(gè)過程中,只有重力做功,故機(jī)械能守恒,設(shè)物體應(yīng)從離軌道最低點(diǎn)h高的地方開始由靜止滑下,軌道的最低點(diǎn)處水平面為零勢(shì)能面,物體在運(yùn)動(dòng)到圓周軌道的最高點(diǎn)時(shí)的速度為v,
則開始時(shí)物體的機(jī)械能為mgh,運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為2mgR+mv2,據(jù)機(jī)械能守恒條件有:
mgh=2mgR+mv2
要使物體恰好通過圓軌道最高點(diǎn),條件是
mg=m
聯(lián)立上面兩式可求出:h=2R+
5.用投影片出示問題(三)?
問題:如圖所示,帶有光滑的半徑為R的圓弧軌道的滑塊靜止在光滑的水平面上,此滑塊的質(zhì)量為M,一只質(zhì)量為m的小球由靜止從A放開沿軌道下落,當(dāng)小球從滑塊B處水平飛出時(shí),求下列兩種情況下小球飛出的速度
A:滑塊固定不動(dòng);
B:滑塊可以在光滑的水平面上自由滑動(dòng).
①提出問題:
a:在本題的兩問中物體和滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)是否受到摩擦力的作用?
b:兩問中,小球的機(jī)械能是否守恒?為什么?
c:如果不守恒,那么又該如何求解?
②學(xué)生分組討論.
③抽查討論結(jié)果:
學(xué)生甲:由于軌道和水平地面均光滑,所以小球和滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中均不受摩擦力的作用;
學(xué)生乙:在第一種情況下,小球要受到重力mg和滑塊對(duì)小球的彈力的作用,且只有小球的重力做功,故小球的機(jī)械能守恒.
第二種情況下,小球下滑時(shí),重力勢(shì)能減少,同時(shí)小球和滑塊的動(dòng)能都增加,所以小球的機(jī)械能不守恒對(duì)于第3個(gè)問題,學(xué)生得不到正確的結(jié)果,教師可以進(jìn)行講解點(diǎn)撥:
在第二種情況下,小球的重力勢(shì)能減小,同時(shí)小球和滑塊的動(dòng)能增加,據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒得到:小球重力勢(shì)能的減小等于小球和滑塊動(dòng)能的增加,得到上述關(guān)系后,即可求解.
④用多媒體逐步展示解題過程
解:a:當(dāng)滑塊固定不動(dòng)時(shí),小球自滑塊上的A點(diǎn)開始下滑的過程中,小球要受到重力mg和滑塊對(duì)小球的彈力的作用,而做功的只有小球的重力,故小球的機(jī)械能守恒,設(shè)小球從B飛出時(shí)的水平速度為v,以過B處的水平面為零勢(shì)能面,則小球在A、B兩處的機(jī)械能分別為mgR和.據(jù)機(jī)械能守恒定律有:mgR=可得到,.
b:據(jù)機(jī)械能守恒定律可知:小球重力勢(shì)能的減少等于小球和滑塊動(dòng)能的增加,即mgR=+
又因?yàn)樾∏蚝突瑝K構(gòu)成的系統(tǒng)在水平方向上合外力為零,故系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量也守恒,以小球飛出時(shí)速度v1的方向?yàn)檎较颍?br>
據(jù)動(dòng)量守恒定律有:mv1-Mv2=0
解上面兩式得出:v1=即:此時(shí)小球飛出的速度大小為
⑤師問:同學(xué)們,本題中的第1問還有其他求解方法嗎?
學(xué)生充分討論后,抽查解答.
學(xué)生答:還可以用動(dòng)能定理求解:
小球從A到B下滑的過程中,小球的重力做的功mgR也就是小球的合外力的功(軌道對(duì)小球的彈力不做功),因而利用動(dòng)能定理也可以建立方程:mgR=-0,解出v=.
⑥教師總結(jié):能用機(jī)械能守恒定律解的題一般都能用動(dòng)能定理解決.而且省去了確定是否守恒和選定零勢(shì)能面的麻煩,反過來,能用動(dòng)能定理來解決的題卻不一定都能用機(jī)械能守恒定律來解決,在這個(gè)意義上講,動(dòng)能定理比機(jī)械能守恒定律應(yīng)用更廣泛更普遍.
三、鞏固練習(xí)
1.如圖所示,桌面高度為h,質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下,不計(jì)空氣阻力,假設(shè)桌面處的重力勢(shì)能為零,小球落到地面前的瞬間的機(jī)械能應(yīng)為
A.mghB.mgHC.mg(H+h)D.mg(H-h)
2.一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻繩索一部分放在光滑水平面上,長(zhǎng)為L(zhǎng)1的另一部分自然垂在桌面下,如圖所示,開始時(shí)繩索靜止,釋放后繩索將沿桌面滑下,求繩索剛滑離桌面時(shí)的速度
大小。
參考答案:
1.B2.v=
四、小結(jié)
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道了:
1.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟:
①根據(jù)題意,選取研究對(duì)象(物體或相互作用的物體系);?
②分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中所受各力的做功情況,判斷是否符合機(jī)械能守恒的條件;
③若符合定律成立的條件,先要選取合適的零勢(shì)能的參考平面,確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程的初、末狀態(tài)的機(jī)械能值;
④據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程,并代入數(shù)值求解.
2.在只有重力和彈力做功的條件下,可應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題,也可以用動(dòng)能定理解題,這兩者并不矛盾,前者往往不分析過程的細(xì)節(jié)而使解答過程顯得簡(jiǎn)捷,但后者的應(yīng)用更具普遍性.
五、作業(yè)
1.課本P150練習(xí)六③④⑤
2.思考題
(1)物體在平衡力作用下運(yùn)動(dòng)
A.機(jī)械能一定不變
B.如果物體的勢(shì)能有變化,則機(jī)械能一定有變化
C.如果物體的動(dòng)能不變,則勢(shì)能一定變化
D.如果物體的勢(shì)能有變化,機(jī)械能不一定有變化
(2)一個(gè)人站在高h(yuǎn)處,拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體,物體落地時(shí)的速度為v,人對(duì)物體做的功為
A.mghB.mgh+mv2?C.D.
(3)以10m/s的速度將質(zhì)量是m的物體豎直向上拋出,若空氣阻力忽略,g=10m/s2,則①物體上升的最大高度是多少?
②上升到何處時(shí)重力勢(shì)能和動(dòng)能相等.
(4)如圖所示:小球A用不可伸長(zhǎng)的輕繩懸于O點(diǎn),在O點(diǎn)的正下方有一固定的釘子B,OB=d,初始時(shí)小球A(與O同水平面)無初速釋放,繩長(zhǎng)為L(zhǎng),為使球能繞B點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),試求d的取值范圍.
(5)如圖所示,A、B是兩個(gè)質(zhì)量相同的物體,用輕繩跨過定滑輪相連,先用手托住B,此時(shí)A、B的高度差為h,使B無初速釋放,斜面傾角為θ,一切摩擦均不計(jì),試求A、B運(yùn)動(dòng)到同一水平面上時(shí)速率是多少?
(6)如圖所示,有一質(zhì)量為M的靜止小車,在光滑水平軌道上,小車的光滑水平面與光滑圓周導(dǎo)軌相切,導(dǎo)軌半徑為R,其所在的豎直平面與小車將發(fā)生的運(yùn)動(dòng)平行,一質(zhì)量為m的小球以某一水平速度v0進(jìn)入圓周軌
道,當(dāng)小球通過圓周導(dǎo)軌的最高點(diǎn)時(shí),小球?qū)?dǎo)軌剛好沒有壓力,求小球進(jìn)入小車時(shí)的速度v0.
參考答案:
(1)B?(2)D?(3)①5m?②2.5m?(4)L≤d<L?
(5)v=(6)v0=
六、板書設(shè)計(jì)
相關(guān)知識(shí)
機(jī)械能守恒定律
古人云,工欲善其事,必先利其器。教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng),使教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?下面是小編幫大家編輯的《機(jī)械能守恒定律》,僅供參考,希望能為您提供參考!
第5節(jié)機(jī)械能守恒定律
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.知道機(jī)械能守恒定律及其適用條件。
2.會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題,明確解題步驟,知道用這個(gè)定律處理問題的優(yōu)點(diǎn)。
3.能敘述能量守恒定律,體會(huì)能量守恒是自然界的基本規(guī)律之一。會(huì)初步運(yùn)用能量守恒的觀點(diǎn)分析問題。
【閱讀指導(dǎo)】
圖1圖2
1.物體的機(jī)械能包括_________、_________和__________。如圖1所示,在一個(gè)光滑曲面的上端A,由靜止釋放一質(zhì)量為m的小球,若取曲面的底端所在的平面為零重力勢(shì)能點(diǎn),小球在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為__________,小球沿曲面滑到曲面底端B點(diǎn),小球從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)的過程中,小球受到_____力和_____力,其中只有____做功,該力做的功W=_________,重力勢(shì)能________(填“增加”或“減少”)了__________,由動(dòng)能定理知小球動(dòng)能的變化量為_________,此時(shí)小球的機(jī)械能為_______,在該過程中小球的機(jī)械能_______(填“變化”或“不變”)。如果這個(gè)曲面是粗糙的,那么小球在由A滑到B的過程中,不僅重力做功同時(shí)________力做_____(填“正”或“負(fù)”),若該力做了Wf的功,由動(dòng)能定理可知,物體動(dòng)能的增加了________,此時(shí)的機(jī)械能為_______,小球從A滑到B的過程中機(jī)械能_________(填“變化”或“不變”)。
2.如圖2所示,一根長(zhǎng)為h的細(xì)繩,一端懸掛在天花板上,另一端拴一質(zhì)量為m的小球,將小球拉至與豎直方向成60°角的位置A,不計(jì)空氣阻力,由靜止釋放小球,在小球擺到最低點(diǎn)B的過程中,小球受到______力和_____力的作用,其中只有______力做功,該力做功為___________。由動(dòng)能定理可知小球的動(dòng)能增量為______。若假設(shè)小球達(dá)到最低點(diǎn)所在的平面為零重力勢(shì)能面,小球在A點(diǎn)的機(jī)械能為_______,在B點(diǎn)的機(jī)械能為_______,小球從A到B的過程中機(jī)械能的總量________(填“變化”或“不變”)。若這個(gè)過程中空氣阻力不能忽略,那么,小球從A到B的過程中,不僅重力做功,同時(shí)_______也做功,機(jī)械能的總量將__________(填“增加”、“減少”或“不變”)。
3.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式________為另一種形式,或者從一個(gè)物體_________到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中其總量保持不變。
【課堂練習(xí)】
★夯實(shí)基礎(chǔ)
1.下列幾種運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒的是()
A.平拋物體的運(yùn)動(dòng)B.豎直方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.單擺在豎直平面內(nèi)的擺動(dòng)D.物體沿光滑斜面自由上滑
2.如圖所示,一個(gè)小球,從長(zhǎng)度L=10m,傾角為30°的光滑斜面頂端A由靜止開始下滑,若g取10m/s到達(dá)軌道底端B時(shí)的速度大小是()
A.10m/sB.10m/s
C.100m/sD.200m/s
3.如圖所示,一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的實(shí)心鋼球從高H的A點(diǎn)自由落入水面的B點(diǎn),然后鋼球繼續(xù)落入深為h的水底C處。下列說法正確的是()
A.鋼球由A落到C的過程中,機(jī)械能守恒
B.鋼球由A落到B的過程中,機(jī)械能守恒
C.鋼球由B落到C的過程中,機(jī)械能守恒
D.鋼球由A落到C的過程中,動(dòng)能先增加后減少
4.質(zhì)量為m的石子從距地面高為H的塔頂以初速度v0豎直向下拋出,若只考慮重力作用,則石子下落到距地面高為h處時(shí)的動(dòng)能為:(g表示重力加速度)
A.B.
C.D.
5.物體從某一高度自由落到直立于地面上的輕彈簧上,如圖所示在A點(diǎn)開始與彈簧接觸,到B點(diǎn)物體速度為零,然后被彈回,則()
A.物體從A到B的過程中,動(dòng)能不斷減小
B.物體從B上升到A的過程中,動(dòng)能不斷增大
C.物體從A到B及B上升到A的過程中,動(dòng)能是先變大后變小
D.物體在B點(diǎn)的動(dòng)能為零
6.豎直下拋一小球,不計(jì)空氣阻力和小球落地時(shí)的能量損失,小球著地后回跳的高度比拋出點(diǎn)的高度高5.0m。求小球拋出時(shí)的速度多大?(g取10m/s2)
★能力提升
7.物體做平拋運(yùn)動(dòng),落地時(shí)的動(dòng)能是剛被拋出時(shí)動(dòng)能的4倍,則物體剛被拋出時(shí)的重力勢(shì)能是動(dòng)能的多少倍?
8.如圖所示,AB和CD為半徑為R=lm的1/4圓弧形光滑軌道,BC為一段長(zhǎng)2m的水平軌道.質(zhì)量為2kg的物體從軌道A端由靜止釋放,若物體與水平軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,求:(l)物體第1次沿CD弧形軌道可上升的最大高度;(2)物體最終停下來的位置與B點(diǎn)的距離.
9.如圖所示的裝置中,輕繩將A、B相連,B置于光滑水平面上,拉力F使B以1m/s勻速地由P運(yùn)動(dòng)到Q,P、Q處繩與豎直方向的夾角分別為α1=37°,α2=60°?;嗠x光滑水平面高度h=2m,已知mA=10kg,mB=20kg,不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦,求在此過程中拉力F做的功?(已知sin37°=0.6,g取10m/s2)
第5節(jié)機(jī)械能守恒定律
【閱讀指導(dǎo)】
1、動(dòng)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能mgh重力彈力重力mgh減少mghmghmgh不變摩擦負(fù)(mgh-Wf)mgh-Wf變化2、重拉重mgh/2mgh/2mgh/2mgh/2不變減少3、只有重力做功直線曲線彈性勢(shì)能重力和彈力做功4、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移
【課堂練習(xí)】
1、ACD2、A3、BD4、C5、0.6m6、10m/s7、3*8、(1)0.8(2)2m
機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用
一、素質(zhì)教育目標(biāo)(一)知識(shí)教學(xué)點(diǎn)1.熟悉應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟.2.明了應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題的注意點(diǎn).3.理解機(jī)械能守恒定律和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用差異.(二)能力訓(xùn)練點(diǎn)1.針對(duì)具體的物理現(xiàn)象和問題,正確應(yīng)用機(jī)械能守恒定律.2.掌握解決力學(xué)問題的思維程序,總體把握解決力學(xué)問題的各種方法.(三)德育滲透點(diǎn)1.在解決物理問題的過程中,培養(yǎng)認(rèn)真仔細(xì)有序的分析習(xí)慣。2.具體情況具體分析,提高思維的客觀性,準(zhǔn)確性。(四)美育滲透點(diǎn)通過具體問題的分析,使學(xué)生把知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)自信,產(chǎn)生追求科學(xué)、追求真理的美好理想。二、學(xué)法引導(dǎo)采用學(xué)生自學(xué)教材、結(jié)合教師的點(diǎn)評(píng),經(jīng)過分析和討論來形成一般的解題思想。三、重點(diǎn)·難點(diǎn)·疑點(diǎn)及解決辦法1.重點(diǎn)機(jī)械能守恒定律的具體應(yīng)用。2.難點(diǎn)同時(shí)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律分析解決較復(fù)雜的力學(xué)問題。3.疑點(diǎn)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用差異。4.解決辦法(1)分析典型例題,解剖麻雀,從而掌握機(jī)械能守恒定律應(yīng)用的程序和方法。(2)比較研究,能準(zhǔn)確選擇解決力學(xué)問題的方法、靈活運(yùn)用各種定律分析問題。四、課時(shí)安排1課時(shí)五、教具學(xué)具準(zhǔn)備例題課件六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)1.教師指導(dǎo)學(xué)生自學(xué),引導(dǎo)歸納。2.學(xué)生自學(xué),經(jīng)過實(shí)例分析,定量計(jì)算來總結(jié)定律的使用條件和使用的方法。七、教學(xué)步驟(一)明確目標(biāo)(略)(二)整體感知解決力學(xué)問題一般有三種方法,一是運(yùn)用力對(duì)物體的瞬時(shí)作用效果——牛頓運(yùn)動(dòng)定律;二是運(yùn)用力對(duì)物體的時(shí)間積累的作用效果——?jiǎng)恿慷珊蛣?dòng)量守恒定律;三是運(yùn)用力對(duì)物體的空間積累作用效果——?jiǎng)幽芏ɡ砗蜋C(jī)械能守恒定律,根據(jù)題設(shè)條件提供的具體情況,選擇不同的方法,是本節(jié)教學(xué)的內(nèi)容之一.(三)重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程【引入新課】復(fù)習(xí)上節(jié)課的機(jī)械能守恒定律內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式.【新課教學(xué)】現(xiàn)舉例說明機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用.在離地面高h(yuǎn)的地方,以的速度斜向上拋出一石塊,的方向與水平成角,若空氣阻力不計(jì),求石塊落至地面的速度大小.(看例題課件)設(shè)石塊的質(zhì)量為m,因空氣阻力不計(jì),石塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程只受重力,只有重力做功,石塊機(jī)械能保持守恒.現(xiàn)取地面為零重力勢(shì)能面.石塊在拋出點(diǎn)的機(jī)械能:石塊在落地點(diǎn)的機(jī)械能:據(jù)列出等式可得:從以上解答可看出,應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題簡(jiǎn)潔便利,顯示出很大的優(yōu)越性,不僅適合于直線運(yùn)動(dòng),也適合于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,分析以上解題過程,還可歸納出1.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟(l)根據(jù)題意,選取研究對(duì)象(物體或相互作用的物體系)(2)分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中所受各力的做功情況,判斷是否符合機(jī)械能守恒的條件.(3)若符合定律成立的條件,先要選取合適的零勢(shì)能的參考平面,確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程的初、末狀態(tài)的機(jī)械能值.(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程,并代人數(shù)值求解.2.在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí),要注意其他力學(xué)定理、定律的運(yùn)用,對(duì)物體的整個(gè)過程進(jìn)行綜合分析.再舉一例.如圖所示,光滑的傾斜軌道與半徑為R的圓形軌道相連接,質(zhì)量為。的小球在傾斜軌道上由靜止釋放,要使小球恰能通過圓形軌道的最高點(diǎn),小球釋放點(diǎn)離圓形軌道最低點(diǎn)多高?通過軌道點(diǎn)最低點(diǎn)時(shí)球?qū)壍缐毫Χ啻??(看例題課本)
小球在運(yùn)動(dòng)過程中,受到重力和軌道支持力,軌道支持力對(duì)小球不做功,只有重力做功,小球機(jī)械能守恒.取軌道最低點(diǎn)為零重力勢(shì)能面.因小球恰能通過圓軌道的最高點(diǎn)C,說明此時(shí),軌道對(duì)小球作用力為零,只有重力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律可列得在圓軌道最高點(diǎn)小球機(jī)械能在釋放點(diǎn),小球機(jī)械能為根據(jù)機(jī)械能守恒定律列等式:解設(shè)同理,小球在最低點(diǎn)機(jī)械能小球在B點(diǎn)受到軌道支持力F和重力根據(jù)牛頓第二定律,以向上為正,可列據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)壍缐毫?mg.方向豎直向下.在較復(fù)雜的物理現(xiàn)象中,往往要同時(shí)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律,明確這兩個(gè)定律應(yīng)用上的差異,可正確運(yùn)用它們,客觀反映系統(tǒng)中物體間的相互作用,準(zhǔn)確求出有關(guān)物理量.【例】在光滑的水平面上,置放著滑塊A和B,它們的質(zhì)量分別為和,B滑塊與一輕彈簧相連,彈簧的另一端固定在豎直的墻上,滑塊A以速度與靜止的滑塊B發(fā)生正碰后粘合一起運(yùn)動(dòng)并壓縮彈簧,如圖所示,求此過程中彈簧的最大彈性勢(shì)能(看例課課件)
滑塊A與B碰撞瞬間,對(duì)于滑塊A、B組成的物體系,所受合外力為零,動(dòng)量守恒,得在滑塊A、B粘合一起運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧時(shí),只有彈簧的彈力做功,A、B滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,彈簧彈性勢(shì)能最大時(shí),滑塊A、B動(dòng)能為零.動(dòng)能全部變?yōu)閺椈傻膹椥詣?shì)能,則兩式聯(lián)立解,可得(四)總結(jié)、擴(kuò)展1.在只有重力和彈力做功的情況下,可應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題.也可以用動(dòng)能定理解題,這兩者并不矛盾.前者往往不深究過程的細(xì)節(jié)而使解答過程顯得簡(jiǎn)捷,但后者的應(yīng)用更具普遍性.2.動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律的比較(l)兩個(gè)定律的研究對(duì)象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng).兩個(gè)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)公式中的物理量都是相對(duì)于同一參照系的.(2)兩定律研究的都是某一物理過程,注重的是運(yùn)動(dòng)過程初、末狀態(tài)的物理量,而不深究運(yùn)動(dòng)過程中各物體間的作用細(xì)節(jié).(3)兩定律的成立條件不同,動(dòng)量是否守恒,決定系統(tǒng)所受合外力是否為零,而不管內(nèi)外力是否做功.而機(jī)械能是否守恒,決定于是否有重力和彈力以外的力做功,而不管這些力是內(nèi)力還是外力.(4)動(dòng)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)公式是矢量式,要使運(yùn)算簡(jiǎn)便,可先定正方向,把矢量運(yùn)算變?yōu)榇鷶?shù)運(yùn)算,機(jī)械能守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)公式是標(biāo)量式,但要先選定零重力勢(shì)能面,才能列出具體的機(jī)械能守恒公式.八、布置作業(yè)P151練習(xí)六(3)(4)(5)九、板書設(shè)計(jì)1.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟(1)選取研究對(duì)象(2)分析機(jī)械能守恒條件(3)選定參考平面,明確初末狀態(tài)物體的機(jī)械能值(4)根據(jù)定律列方程式計(jì)算2.注重機(jī)械能守恒定律和其他力學(xué)定理、定律的綜合應(yīng)用.
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時(shí)都會(huì)提前最好準(zhǔn)備,教師在教學(xué)前就要準(zhǔn)備好教案,做好充分的準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,幫助教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。優(yōu)秀有創(chuàng)意的教案要怎樣寫呢?下面是小編為大家整理的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”,歡迎您參考,希望對(duì)您有所助益!
總課題機(jī)械能守恒定律總課時(shí)第26課時(shí)
課題驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課型實(shí)驗(yàn)課
教
學(xué)
目
標(biāo)知識(shí)與技能
1、會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。
2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
過程與方法
通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣;通過親身實(shí)踐,樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)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(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)
重點(diǎn)掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
教學(xué)
難點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
學(xué)法
指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究
教學(xué)
準(zhǔn)備
教學(xué)
設(shè)想預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)→學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容→實(shí)驗(yàn)探究→突出重點(diǎn),突破難點(diǎn)→典型例題分析→鞏固知識(shí)→達(dá)標(biāo)提升
教學(xué)過程
師生互動(dòng)補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正
任務(wù)一預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
⒈為進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn),有下列器材可供選用:鐵架臺(tái),打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)時(shí),只受力作用,其機(jī)械能守恒,若物體自由下落H高度時(shí)速度為V,應(yīng)有MgH=,故只要gH=1/2V2成立,即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)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(cè)定第N個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是:測(cè)出與N點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1,,有公式VN=算出。
⒌在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),如果以v2/2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其斜率等于的數(shù)值。
任務(wù)二重點(diǎn)復(fù)習(xí)
1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)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(shì)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:
上式亦可寫成
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(shí)應(yīng)有:----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式,式中h是
高度,vA是物體在A點(diǎn)的
速度。
2、如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA?
(引導(dǎo):根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。)
圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)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=2×0.02s(紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)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(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1,v2,v3,…….
3、如何確定重物下落的高度?
(引導(dǎo):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(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢(shì)能和動(dòng)能,從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
任務(wù)三進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
一、在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前,老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題:
1、該實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)起點(diǎn),O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢?
2、是否需要測(cè)量重物的質(zhì)量?
3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么?為什么?
4、實(shí)驗(yàn)時(shí),接通電源和釋放紙帶的順序怎樣?為什么?
5、測(cè)量下落高度時(shí),某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起,不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎?為了減小測(cè)量h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好,還是近些好?
二、學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。(學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)的步驟,教師巡回指導(dǎo),幫助能力較差的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟)(參考實(shí)驗(yàn)步驟)
1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手豎直提起紙帶,使重錘??吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.
3.接通電源,待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶,讓重錘自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn).
4.重復(fù)上一步的過程,打三到五條紙帶.
5.選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶,在起始點(diǎn)標(biāo)上0,以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1h2h3,……記人表格中.
6.用公式vn=hn+1+hn-1/2t,計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1v2v3……并記錄在表格中.
各計(jì)數(shù)點(diǎn)l23456
下落高度
速度
勢(shì)能
動(dòng)能
結(jié)論
7.計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少量mgh。和動(dòng)能的增加量1/2mvn2,并進(jìn)行比較.看是否相等,將數(shù)值填人表格內(nèi).
任務(wù)四達(dá)標(biāo)提升
(1)2.在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清楚的紙帶如圖7-10-1所示,把第一個(gè)點(diǎn)記作O,另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn),經(jīng)測(cè)量A、B、C、D各點(diǎn)到O的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),重力勢(shì)能減少量等于J,動(dòng)能的增加量等于J(取三位有效數(shù)字).在實(shí)驗(yàn)允許誤差范圍內(nèi),可認(rèn)為重物下落過程中,機(jī)械能,(可設(shè)重物質(zhì)量為m)
2.在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中,下列說法中正確的是()
A.要用天平稱重錘質(zhì)量
B.實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)松開紙帶讓重錘下落的同時(shí),立即接通電源
C.要選用第1、2兩點(diǎn)接近2mm的紙帶
D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能增加量略大于重力勢(shì)能的減小量
(3)在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示,其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn),0、1、2……為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)?,F(xiàn)測(cè)得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測(cè)量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔,可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為:
_________。在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為________。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇打下第_________號(hào)和第__________號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對(duì)象。
(4)某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長(zhǎng)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(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重錘下落的速度vB=m/s,重錘的動(dòng)能EkB=
J。
②從開始下落算起,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),重錘的重力勢(shì)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。
實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(新課標(biāo))
實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
★新課標(biāo)要求
(一)知識(shí)與技能
1、會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。
2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
(二)過程與方法
通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣;通過親身實(shí)踐,樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)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(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
★教學(xué)重點(diǎn)
掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。
★教學(xué)難點(diǎn)
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
★教學(xué)方法
教師啟發(fā)、引導(dǎo),學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),并討論、交流學(xué)習(xí)成果。
★教學(xué)工具
重物、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以及紙帶,復(fù)寫紙片,低壓電源及兩根導(dǎo)線,鐵架臺(tái)和鐵夾,刻度尺,小夾子。
★教學(xué)過程
(一)課前準(zhǔn)備
教師活動(dòng):課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)。下發(fā)預(yù)習(xí)提綱,重點(diǎn)復(fù)習(xí)下面的三個(gè)問題:
1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)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(shì)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(dòng)能的增加,右邊表示物體由A到B過程中重力勢(shì)能的減少。等式說明,物體重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)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(shí)應(yīng)有:----本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)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(shí)速度。
2、如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA?
根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。
圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)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=2×0.02s(紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)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(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1,v2,v3,…….例如:
量出0~2點(diǎn)間距離s1,則在這段時(shí)間里的平均速度,這就是點(diǎn)1處的瞬時(shí)速度v1。依次類推可求出點(diǎn)2,3,……處的瞬時(shí)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(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢(shì)能和動(dòng)能,從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
學(xué)生活動(dòng):學(xué)生看書明確實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。復(fù)習(xí)《用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》的實(shí)驗(yàn),掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度的方法。
(二)進(jìn)行新課
教師活動(dòng):在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前,老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題:
1、該實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)起點(diǎn),O點(diǎn)的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢?
2、是否需要測(cè)量重物的質(zhì)量?
3、在架設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么?為什么?
4、實(shí)驗(yàn)時(shí),接通電源和釋放紙帶的順序怎樣?為什么?
5、測(cè)量下落高度時(shí),某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起,不能弄錯(cuò)。他的看法正確嗎?為了減小測(cè)量h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)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(dòng):思考老師的問題,討論、交流。選出代表發(fā)表見解。
1、因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打點(diǎn)一次,在最初的0.02s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002m,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2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)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(shí)間間隔t=0.02s.
2、因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值,所以不必測(cè)量物體的質(zhì)量m,而只需驗(yàn)證就行了。
3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)所受到的阻力作用。
4、必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。
5、這個(gè)同學(xué)的看法是正確的。為了減小測(cè)量h值的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。
教師活動(dòng):聽取學(xué)生匯報(bào),點(diǎn)評(píng),幫助學(xué)生解決困難。
學(xué)生活動(dòng):學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。
★課余作業(yè)
1、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2、完成如下思考題:
(1)為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),有下列器材可供選用:鐵架臺(tái),打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),如果以v2/2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其斜率等于的數(shù)值。
(3)在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示,其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn),0、1、2……為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)?,F(xiàn)測(cè)得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測(cè)量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔,可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為_________。在打第5號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為________。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇打下第_________號(hào)和第__________號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對(duì)象。
(4)某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長(zhǎng)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(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重錘下落的速度vB=m/s,重錘的動(dòng)能EkB=
J。
②從開始下落算起,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),重錘的重力勢(shì)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)/9T2,
(s5+s6)/2T,1、5.(4)①1.175,0.69,0.69②0.69,③機(jī)械能守恒。]
★教學(xué)體會(huì)
思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實(shí)踐參與知識(shí)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(shí)踐活動(dòng),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。