高中物理验证机械能守恒定律实验教案学案

§9 实验：验证机械能守恒导学案
【学习目标】：
1.知识与技能
（1）理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量.
（2）知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法.
(3)能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论.
(4)能定性的分析产生误差的原因，并会采取相应的措施减小实验误差.
2.过程与方法
（1）运用实验验证机械能守恒定律，体会科学探究的方法.
（2）引导学生掌握实验的研究方法，培养科学的素养。

3.情感态度与价值观
(1)通过实验培养对科学研究的兴趣.
(2)通过实验培养学生实事求是的态度，为树立科学的世界观和人生观奠定基础。

【课前预习案】
1.温故知新：
（1）在只有_____或_____弹力做功的物体系统内，_____和_____可以相互转化，而_______________保持不变. 这叫做机械能守恒定律.
（2）机械能守恒定律的表达式：
_________________________: _______________________; _________________________ 2.自主预习：
如图所示，一个物体的质量为ｍ，初速度为v1，在与运动方向相同的恒力F（不计摩擦阻力）的作用下发生一段位移l，速度增大到v2，则：
①力F对物体所做的功多大?
②物体的加速度多大?
③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?
④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?
解析：①力对物体做的功为：W ＝__________ ② 根据牛顿第二定律有______________
③根据运动学公式有________________________
④W=_____=___________________=____________________
分析概括：合力F 所做的功等于_______这个物理量的变化；又据功能关系，F 所做的功等于物体______的变化，所以在物理学中就用______________这个量表示物体的动能。

2.浅谈预习体会：
【课内探究案】
探究一：探究动能表达式及外力做功与物体动能的变化之间的定量关系
1.就下列几种物理情境，用牛顿运动定律推导：外力做功与物体速度的变化之间的定量关系：
情境1：质量为m 的物体，在光滑水平面上，受到与运动方向相同的水平外力F 的作用下，发生一段位移L ，速度由V 1增加到V 2
情境2：质量为m 的物体，在粗糙水平面上，受到与运动方向相同的水平外力F 和摩擦力f F 的作用下，发生一段位移L ，速度由V 1增加到V 2
结论：
2.类比重力势能的得出过程，思考“221mv ”意义加深对其理解：
(1)单位：
（2）量性：
（3）有无正负？
（4）其是状态量，还是过程量？
即学即用：
我国第一颗人造卫星的质量是173㎏，运行速度是7.2㎞/S，它的动能是多少？
3.动能定理
思考总结动能定理的内容和意义:
探究二：动能定理的应用
探究以下两道例题，总结应用动能定理解题的方法和步骤：
例题一：一架喷气式飞机质量为5.0×103㎏，起飞过程中从静止开始滑跑，当位移达到L=5.3×102m时，速度达到起飞速度V=60m/s在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。

求：飞机受到的牵引力。

（g=10m/s2）
例二：如图所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R，今有质量m的物体，自A点从静止起下滑到B点时速度为V。

求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。

（g=10m/s2）
学生活动：应用以下实验器材设计一实验方案，测出用弹弓弹射小球过程中做的功。

弹弓、重小球、毫米刻度尺、重锤线。

小结：
当堂达标：
1.改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能改变，在下列情况下，汽车的动能变为原来的4倍的是（）
A、质量不变，速度增为原来的2倍
B、速度不变，质量增为原来的2倍
C、质量减半，速度增为原来的4倍
D、速度减半，质量增为原来的4倍
2.一个人站在阳台上，用相同的速率V0分别把三个球竖直向上抛出，斜向上抛出，水平抛出，则三球落地的速率（）
A、斜上抛球最大
B、竖直上抛球最大
C、平抛球最大
D、三球一样大
3.质量是500g的足球被踢出后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是10m,在最高点的速度为20m/s。

请你根据这个估计计算运动员踢球时对足球做的功。

（g=10m/s2）
【课后拓展案】
1.分别用牛顿运动定律和动能定理求解下题：质量为m=3kg的物体与水平地面之间的
动摩擦因数μ=0.2，在水平恒力F=9N作用下起动。

当m位移S1=8m时撤去推力F，试问：还能滑多远？(g取10m/s2)。

2..半径cm R 20=的竖直放置的圆轨道与水平直轨道相连接。

如图6所示。

质量为g m 50=的小球A 以一定的初速度由直轨道向左运动，并沿圆轨道的内壁冲上去，如果A 经过N 点时的速度s m v /41=A 经过轨道最高点M 时对轨道的压力为N 5.0，取2/10s m g =．求：小球A 从N 到M 这一段过程中克服阻力做的功
W ．
3.如图所示，质量为m 的钢珠从高出地面h 处由静止自由下落，落
到地面进入沙坑h /10停止，则
（1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？
（2）若让钢珠进入沙坑h /8，则钢珠在h 处的动能应为多少？设钢
珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。