8.5 实验：验证机械能守恒定律 教学设计-2023-2024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》实验说课稿 一、实验教学背景 （一）教材分析 本节是人教版高中物理必修二第八章第五节，本节课主要让学生通过实验验证物体运动过程中机械能是否守恒，加深对上节课机械能守恒定律的理解，又为接下来的动量守恒、电荷守恒等定律奠定基础，本节具有承上启下的作用。 （二）学情分析 学生已学习机械能守恒的理论知识，有一定的理论基础，也具备一定的实验操作技能，但是实验数据分析还有所欠缺。 根据以上的教材分析，依据课程标准，考虑到学生已有的知识和心理特征，制订以下教学目标。 二、实验教学目标 （一）物理观念：理解验证机械能守恒定律的实验原理。 （二）科学思维：通过对数据的分析，对机械能守恒的条件有更深刻的认识。 （三）科学探究：设计实验方案，确定需要测量的物理量，正确进行实验操作。 （四）科学态度与责任：树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神。 所以，本节的重点与难点是实验设计的思路、瞬时速度的测量以及数据处理分析。 为突破重难点，我将利用常见的器材开展创新实验教学。 三、实验教学内容 （一）实验原理 原有教材实验利用打点计时器测重物自由落体的速度，有测量误差且纸带与打点计时器间有摩擦力影响。 现研究物体在重力作用下做抛体运动来验证机械能守恒。 如图所示， 选定一点为起始点 O，速度记为 V0，其余各点的速度 V，到 O 点的高度差 h，根据重力势能减少量等于动能增加量，即 得作 V2-h 图，是一条直线，且斜率接近 2g,那么小球机械能守恒。 （二）实验设计思路 1、录制视频 利用“平抛演示仪”让小球从斜槽某一位置释放做抛体运动，用相机拍摄小球抛体运动的过程。 2、将视频导入 tracker 软件，定点追踪小球的运动，分析坐标和速度。 （三）实验过程 环节一：创设情景,引入实验 联系滑雪运动激发学生兴趣，引导学生思考“忽略空气阻力的情况下，物体做抛体运动的过程机械能守恒”。 引导：如何让小球做抛体运动？ 环节二：确定实验器材 小球、平抛演示仪 环节三：实验操作 调节平抛演示仪的板面竖直，释放小球，用相机记录抛体运动的视频设疑：怎样获得瞬时速度的大小？ 讨论与探究：学生通常会联系之前的平抛运动，多次释放小球获取数据。 此时，老师提出只需一次抛体运动过程，利用 tracker 软件分析获得瞬时速度大小。激发学生兴趣。 环节四：数据处理与分析 （1）将视频导入 tracker 软件，截取抛体运动的片段 （2）点击上方工具栏的建立坐标系 （3）新建“定标杆”，定比例标度，保证数据与实际尺寸相符 （4）点击“创建”“质点”，进行定点追踪小球运动轨迹 （5）追踪的同时在数据栏中自动显示数据，点击“表格”添加“速度”即可 （6）数据分析 Tracker 软件自带分析数据功能，创建数据函数 V2 和 h 作 V2--h 图，是一条直线， V2= 19.79h + 1.549 斜率 K=19.79，接近 2g,所以小球机械能守恒。 优势与创新： 1、充分利用已有装置，与信息化结合 小球不需要严格做平抛运动，斜抛运动也能利用 tracker 分析坐标和速度； 2、操作简单方便 无需多次重复实验，tracker 软件可对物体的某一次运动进行定点追踪和分析，显示对应的坐标和速度。 3、数据处理信息化 Tracker 软件实现了现象呈现与数据分析的同步，使数据更直观准确，减小误差。 四、实验效果评价与反思 本实验通过引导学生制订实验方案，亲手操作参与实践，是锻炼学生思维方法的有效方式，既直观地获取知识，也进一步加深对机械能守恒定律的理解。 （1）tracker 软件丰富物理教学资源，辅助教师的课堂演示实验教学 （2）无需复杂的编程，有助于学生在课外自主地科学探究。 反思：拍摄视频时，注意调整镜头平面与平抛演示仪板面平行。 展望未来： tracker 软件可以分析角度和角速度、线速度等，可用来研究单摆运动、弹簧振子的运动等。还能对同一平面内多个物体进行同步分析，可以研究较复杂的二维运动，例如验证动量守恒定律。 学科网（北京）股份有限公司 $$