8.5 实验：验证机械能守恒定律 说课讲义 -2022-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

验证机械能守恒定律 大家好，今天我说课的内容是《实验：验证机械能守恒定律》，我将从教学分析；教学设计；教学过程；教学反思等五方面进行说明。 1、 教学分析与学情分析 （1） 教材分析 《验证机械能守恒定律》这节课选自2019年6月第一版人民教育出版社高中物理必修第二册第八章第5节，是必修课程中学生比做的实验是高中物理的重点内容。为今后学习动量守恒、电荷守恒等守恒定律打下了基础，起到了承上启下的作用。但这种思想和有关的概念、规律比较抽象，学生想要真正掌握并灵活运用还是有困难的。 （2） 学情分析 1.知识层面：学生已经学习完了第4节“机械能守恒定律”，能够找出符合机械能守恒定律的生活情境。 2.能力层面：学生通过前面力学实验的学习，已经掌握了打点计时器和数字计时器的使用以及通过纸带和光电门计算物体的瞬时速度。但学生的实验方案设计能力、数据处理能力欠缺。 （3） 教学重点 1.在让学生掌握实验验证机械能守恒定律的方法和步骤。 2.培养学生通过实验加深对机械能守恒定律的理解。 3.锻炼学生的实验操作技能和动手能力。 （4） 教学难点 1、 如何在实验过程中其他因素影响，以保证实验结果的准确性。 2、 如何引导学生将实验现象与理论知识相结合，进行深入分析。 3、 如何激发学生的实验兴趣，提高实验参与度。 2、 教学设计 （1） 核心素养目标 1.物理观念：理解验证机械能守恒的原理，完善能量观。 2.科学思维：会设计方案并不断创新，提高科学思维能力。 3.实验探究：能控制实验条件，正确进行实验操作，获取、处理实验数据，并减小误差。 4.科学态度：树立是实事求是的科学态度，培养认真的严谨的科学精神。 （二）设计思路 1.创设情境提出问题。 2.合作探讨设计方案。 3.分组实验探究验证。 4.分析数据得出结论。 5.分析误差实验评价。 （三）实验方案（创新方案） 图1 图2 方案一（如图1所示）：验证滑块和钩码系统的机械能守恒。 方案二（如图2所示）：验证竖直弹簧和重物系统的机械能守恒。 （四）实验原理 实验原理：计算物体在选定位置上的动能和势能之和是否满足 也可以计算两个物体的机械能的增加量和减少量是否满足 3、 教学过程 （1） 互动游戏引入课题 通过碰鼻尖的游戏引入本节课，提高学生们的学习兴趣。 （2） 问题驱动发散思维 1.机械能守恒条件是什么？ 2．我们学过的情境中哪些模型机械能是守恒的？ 3．能不能用实验验证机械能感守恒？ 4．如果可以需要测量哪些物理量该怎样测量？ 5．验证得到什么结果说明机械能守恒？ （三）小组讨论，设计方案 （四）方案介绍，头脑风暴 （一）方案一：研究水平运动滑块和砝码系统的机械能 1、实验器材：气垫导轨、带挡光片的滑块、光电门、数字计时器、钩码、天平、游标卡尺。 2、实验原理：在砝码的拉动下，发明和滑块一起加速运动。砝码的重力势能转化成砝码和滑块的动能。利用刻度尺和天平测量出来砝码下落距离h，通过数字计时器测量出来滑块通过两个光电门的时间。即可求出砝码重力势能的减少量以及滑块和砝码动能的增加量。若即可验证物体机械能守恒。 3、实验步骤： （1）用天平测量出滑块和钩码的质量M和m。用游标卡尺测量出挡光片的宽度d。 （2）打开气泵调节气垫导轨水平。 （3）将细绳跨过滑轮一段连接钩码一端连接滑块。 (4)释放滑块通过数字计时器记录滑块通过两个光电门的时间。 (5)记录两个光电门的位置及两个光电门之间的距离l。 (6)、改变滑块和砝码质量及两个光电门之间的距离多测几组数据。 4、数据处理：通过，计算物体和滑块儿的速度，分别求解出系统重力势能减少量和动能增加量。如果在误差允许范围内则可验证机械能守恒。 表1 - 结论：在误差允许范围内，滑块和钩码组成系统机械能守恒。 （二）实验方案（二）研究竖直运动弹簧系统机械能 1．实验器材：铁架台、重物、弹簧、刻度尺、橡皮泥、天平 2．实验原理：重物挂在自然状态的弹簧下端，释放重物后如果忽略空气阻力，弹簧和重物组成的系统机械能守恒。从初始位置到下落到最低端应有重物重力势能减少量等于弹簧弹性势能增加量。 3．实验步骤： (1)如图组装实验装置。用天平测量出物体质量m。将重物挂于弹簧下端计算弹簧的劲度系数k。 (2)用手扶住重物挂于弹簧下端，使弹簧处于