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《實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)思想
高三教學(xué)中,以往比較重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而輕視過程,針對學(xué)生背實(shí)驗(yàn),記實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀;在新課程三維目標(biāo)教學(xué)理念的指導(dǎo)下,我將突破以教師為中心,開展以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為中心,以教師引導(dǎo)、小組合作為主要方式的實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的體驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生善于提出實(shí)驗(yàn)需要研究的問題,嘗試對物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測判斷,主動思考解決問題的辦法,靈活地應(yīng)用物理學(xué)的思想與方法有效地解決問題,能正確地表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行科學(xué)地分析和評估。
教材分析
機(jī)械能守恒定律在物理學(xué)理論和應(yīng)用方面十分重要,是高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容,
2、為今后學(xué)習(xí)動量守恒、電荷守恒等守恒定律打下基礎(chǔ),起到了承上啟下的作用。但這種思想和有關(guān)的概念、規(guī)律,由于其抽象性強(qiáng),學(xué)生要真正的掌握和靈活運(yùn)用還是很困難。本節(jié)內(nèi)容安排在學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律之后,目的是為了使學(xué)生在理論上對機(jī)械能守恒定律有所了解的基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)測量及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理,對機(jī)械能守恒定律及條件有深刻的認(rèn)識。??
學(xué)情分析?
學(xué)生已經(jīng)掌握了動能、重力勢能等概念以及動能定理、機(jī)械能守恒定律等定理、定律;知道功是能量轉(zhuǎn)換的量度以及機(jī)械能守恒的條件。學(xué)生已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能,會用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等實(shí)驗(yàn)儀器。具備一定的數(shù)據(jù)處理能力。因此,在本節(jié)的教學(xué)中,應(yīng)注意知識的深化和科學(xué)研究方法、
3、情感態(tài)度的教育,避免知識的簡單重復(fù)和沒有新意。
教學(xué)目標(biāo):
(一)知識與技能
1、會用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動的速度。
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)方式:
4、
教師啟發(fā)、引導(dǎo),學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,親自動手實(shí)驗(yàn),并討論、交流學(xué)習(xí)成果。
教學(xué)用具:
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,鐵架臺和鐵夾,刻度尺,小夾子。
教學(xué)流程圖
復(fù)習(xí)回顧,新課引入
師生互動,學(xué)生分析討論
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)
得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論
誤差分析
學(xué)生數(shù)據(jù)處理方法探究
能力提升訓(xùn)練
教學(xué)過程
(一)復(fù)習(xí)回顧
1、什么叫做機(jī)械能守恒定律?
2、機(jī)械能守恒的條件是什么?
(二)新課教學(xué)
小實(shí)驗(yàn)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)
教師活動:在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前,老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個問題(多媒體投影):
1、是否需要測量重
5、物的質(zhì)量?選擇重物時(shí),選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好?為什么?
2、在安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么?為什么?
3、實(shí)驗(yàn)時(shí),接通電源和釋放紙帶的順序怎樣?為什么?
4、測量下落高度時(shí),某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起,不能弄錯。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(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好,還是近些好?
5、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?可不可以回避此問題?
學(xué)生活動:思考老師的問題,討論、交流。選出組代表發(fā)表見解。
1、因?yàn)椴恍枰牢矬w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(yàn)證就行了。
6、2、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。
3、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。
4、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(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。
5、因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)間間隔 t =0.02 s.可以回避我們可以選取A、B 兩點(diǎn),比較它們的機(jī)械能EA和EB。若以點(diǎn)B為0
7、 勢能點(diǎn),則需驗(yàn)證:即可。
教師活動:聽取學(xué)生匯報(bào),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(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理方法討論,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論;學(xué)生進(jìn)行誤差分析,總結(jié)如何減小誤差。
教師活動:多媒體投影學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),及處理過程??偨Y(jié)提煉學(xué)生觀點(diǎn),適當(dāng)發(fā)問。
(三)課堂提升訓(xùn)練
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,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),如果以為縱軸,以
8、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。
板書設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
一、實(shí)驗(yàn)方法 驗(yàn)證自由落體運(yùn)動中機(jī)械能守恒
二、要注意的問題
三、速度的測量
四、描點(diǎn)作出圖線
五、實(shí)驗(yàn)的誤差來源
作業(yè)設(shè)計(jì)
在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,使質(zhì)量m=0.30 kg的重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T=0.02 s打一個點(diǎn),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8 m/s2.
(1)同學(xué)甲選取一條紙帶如圖所示,在點(diǎn)跡較清晰的部分選取某點(diǎn)O作為起
9、始點(diǎn),圖中A、B、C、D為紙帶上選取的四個連續(xù)點(diǎn).根據(jù)vC=計(jì)算出C點(diǎn)的速度,然后利用mgh=mv驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,這樣處理存在的錯誤是___________________________.
(2)同學(xué)乙利用同學(xué)甲的紙帶測量出:OB=15.55 cm,OC=19.20 cm,OD=23.23 cm.根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算重物和紙帶下落的加速度a=________m/s2,進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過程中所受的阻力Ff=________N.
(3)同學(xué)丙通過實(shí)驗(yàn)得到一條紙帶,測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下第一個點(diǎn)的距離h,算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v,以h為橫軸,以v2為縱軸畫出了如圖
10、6所示的圖線,圖線未過原點(diǎn)O.試分析同學(xué)丙在實(shí)驗(yàn)操作過程中可能出現(xiàn)的問題是_____________________.
(3)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶,在紙帶后段每兩個計(jì)時(shí)間隔取一個計(jì)數(shù)點(diǎn),依次為1、2、3、4、5、6、7,測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個點(diǎn)的距離h,并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v.各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表
數(shù)點(diǎn)
1
2
3
4
5
6
7
h/m
0.317
0.368
0.423
0.481
0.54
0.605
0.676
v/m·s-1
2.475
2.65
2.825
2.925
11、3.1
3.4
3.625
v2/m2·s-2
6.126
7.023
7.981
8.556
9.61
11.56
13.14
請?jiān)谧鴺?biāo)圖中,描點(diǎn)作出v2 - h圖線;由圖線可知,重錘下落的加速度g′ = ________ m/s2(保留三位有效數(shù)字);若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 = 9.80 m/s2,根據(jù)作出的圖線,能粗略驗(yàn)證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是_____________________.
教學(xué)評價(jià):
現(xiàn)在我校在物理教學(xué)中對實(shí)驗(yàn)探究的重視程度都有所提高。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力也較前幾屆有所增強(qiáng)。這對提高我校物理的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的能力,有著很好的促進(jìn)作用。驗(yàn)證機(jī)械能守恒的數(shù)據(jù)處理方法有很多種;鼓勵學(xué)生用圖像法來驗(yàn)證,畫出圖像,討論其縱坐標(biāo),橫坐標(biāo),化曲為直思想。以及斜率的物理意義,有無過原點(diǎn),從圖像總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論;誤差分析,操作有無錯誤。讓學(xué)生學(xué)會推廣實(shí)驗(yàn)圖像?;仡欉@節(jié)課,我深刻地悟出了這樣的道理,教師的作用不是告訴學(xué)生什么,而是恰到好處地引導(dǎo)學(xué)生自己去探究去思考!
專心---專注---專業(yè)