8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件聚焦“验证机械能守恒定律”，以蹦极下落情境导入，从实际情境抽象物理模型，结合复习定律内容、表达式及条件搭建学习支架，引导学生探究实验方案。 其特色在于融合物理观念、科学探究与科学思维，通过自由落体法与DIS实验对比，含误差分析及减小措施，培养学生实验操作与数据分析能力。DIS技术提升效率，教师可借多样方案优化教学，学生能深化对机械能守恒的理解。

验证机械能守恒定律 高一物理 科学探究： 1、能正确进行实验操作,能够根据实验数据分析得出实验结论. 2、培养学生通过观察、记录、分析实验现象，得出结论的能力。    物理观念： 1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理. 2、知道实验中选取测量点的有关要求,会计算物体运动的瞬时速度. 科学态度与责任： 1、培养学生在实验中认真、严谨的科学态度。 2、培养学生团队合作精神，学会在团队中承担责任，共同解决问题。 科学思维： 1、锻炼学生通过实验观察、记录数据、分析数据的思维能力。 2、培养学生对实验现象的疑问和探索精神，提高思考问题的深度和广度。 教学目标 难点 重点 能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性分析产生误差的原因。 明确验证机械能守恒定律的基本思路并能进行相关量的测量。 教材 学情 新课标 系统内只有重力或弹力做功 复习知识 1.机械能守恒定律的内容： 在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能相互转化，而总的机械能保持不变。 2.机械能守恒定律表达式： Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 (取零势能点) ΔEk＝－ΔEp 3.机械能守恒的条件： 课堂引入 刚开始下落到蹦极绳拉直之前的过程，这个人的机械能是否守恒？ 理论→实验 实际情境→物理模型 建模 如何研究重物自由下落过程中的机械能呢？ 第一部分：自由落体法 一、实验原理及思路 若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA 再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB ,则在误差允许范围内，若有 即验证了机械能守恒定律。 ∆h vB O B A vA 要完成上述验证需要准备哪些实验器材呢？ 【原理】物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。 二、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 具体该如何操作呢？ 三、实验步骤 1.把打点计时器安装在铁架台上，并接好学生电源。 2.把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。 3.接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。 4.重复上一步的过程，打三到五条纸带。 四、注意事项 1.实验中安装打点计时器时，限位孔必须在同一竖直直线上，以减少摩擦阻力。 2.实验时，必须先接通电源，再松开纸带。 3.测量下落高度时，都必须从起点算起，为了减小测量h值的误差，选取的各计数点要离起始点远些。 4.实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（注意是打点计时器的阻力）做功，所以动能的增加量∆Ek一定小于重力势能的减少量∆Ep。 选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表中。计算各点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量1/2mvn2，将数值填入表格内。 各计数点 l 2 3 4 5 hn(×10-2m) vn(m/s) (m2/s2) ghn(m2/s2) 五、实验数据处理 六、问题与探究 问题1：本实验要不要测量物体的质量？ mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 方程两边都有质量m，可约去，可不测量物体的质量。 如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。 问题2：处理纸带时可以不用起始点吗? Δh A B 用 　 验证 ，我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。 六、问题与探究 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。 问题3：如何测物体的瞬时速度? 七、误差分析 思考：为什么重物的重力势能减少量略大于动能的增加量？ 1.重物下落过程中克服阻力做功。 纸带与打点计时器之间存在摩擦阻力。 系统误差 2.测量纸带长度时存在误差 偶然误差 减小误差的措施： （1）减小重物下落时受到的空气阻力（选择体积小、密度大的重物）； （2）用电火花计时器代替电磁打点计时器； （3）安装打点计时器时保证两个限位孔竖直； （4）释放纸带时，保证纸带竖直。 减小误差的措施： （1）多次测量取平均值； （2）依次测量后面的点与第一点之间的距离。 第二部分：用DIS研究机械能守恒定律 1.利用测平器准确定位装置，将摆锤重心位置固定在实验器主 板的 A 点，光电门的挡光孔固定在 D 点。 2.单击“开始记录”, 在 A 点释放摆锤，摆锤通过光电门传感 器的速度被记录在表格中。 3. 保持摆锤释放位置（A 点）不变，分别调整光电门的位置到 C、 B 两点，重复上述步骤，测得摆锤通过两点的速度。 4.单击“数据计算”，得到摆锤在 A、 B、C、D 时的动能、 势能和机械能值。 一、用DIS研究机械能守恒定律实验操作步骤 二、DIS实验数据 神舟十九号返回舱着陆 （山东·模拟预测）在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，光电门用来测量摆锤经过不同位置的瞬时速度，实验装置如图（a）。 ①（单选）关于在这个实验中光电门的使用，下列说法正确的是_____； A．调节摆线长，使摆锤摆动时摆线能通过光电孔 B．测量中，光电门始终固定在某个确定的位置 C．摆锤释放器的位置要随光电门的位置变化而作相应的调整 D．每次改变光电门的位置，要用测平器使光电门的光电孔与所测点位于同一水平线 【参考答案】D 课堂练习 ②在某次实验数据基础上，作出的摆锤在下摆过程中动能、重力势能随高度h变化的图象如图（b）所示，则其中___________（选填“I”或“II”）是摆锤动能随高度h变化的图线，该图线斜率大小等于___________。 【参考答案】 I     摆锤的重力 课堂练习 课堂小结 目的：验证机械能守恒 方案： 原理： 验证机械能守恒定律 用DIS研究机械能守恒定律 自由落体法 课后作业 1.学案完成 2.同步训练册-课后巩固提升1、2、3、 THANKS THANKS Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $