Verificación experimental de los apuntes sobre "La ley de conservación de la energía mecánica"
Como maestro popular que se especializa en enseñar a otros y resolver sus dudas, generalmente se le solicita que escriba notas de clase. Con la ayuda de notas de clase, puede mejorar efectivamente la eficiencia de la enseñanza. Entonces, ¿cómo es un excelente guión para un curso de oratoria? A continuación se muestran las notas de la conferencia (5 artículos generales) sobre la verificación experimental de "La ley de conservación de la energía mecánica" que compilé. Espero que sean de ayuda para todos. Verificación experimental de los apuntes sobre "La ley de conservación de la energía mecánica" 1
1. Análisis de libros de texto
"La ley de conservación de la energía mecánica" es el curso obligatorio del nuevo libro de texto de escuela secundaria 2 de People's Education Press, Capítulo 7, Sección 8. El contenido de esta sección fortalece la comprensión adicional de los estudiantes del teorema de la energía cinética a partir del proceso de derivación teórica: la ley de conservación de la energía mecánica es una enseñanza de la ley física; , que es una mayor comprensión de las relaciones funcionales, es un pavimento para que los estudiantes comprendan la transformación y conservación de la energía y los prepara para el aprendizaje futuro de la conservación del impulso y sienta las bases para la conservación de la carga. Combina la ley de conservación del impulso y es el núcleo de la resolución de problemas de mecánica integral. Dichos problemas a menudo van acompañados de procesos de movimiento y características de fuerza más complejos, lo cual es un punto clave para probar completamente la capacidad de pensamiento abstracto, la capacidad analítica y la aplicación de los estudiantes. capacidad.
Objetivos de enseñanza
Con base en la estructura del material didáctico y el análisis de contenido antes mencionados, de acuerdo con los estándares curriculares, y teniendo en cuenta las estructuras cognitivas y las características psicológicas existentes de los estudiantes, se establece lo siguiente Se formulan objetivos didácticos:
Conocimientos y habilidades
1. Saber qué es la energía mecánica.
2. Saber que la energía cinética y la energía potencial de los objetos pueden ser; convertirse unos en otros;
3. Dominar la energía mecánica Condiciones para la conservación
Actitudes emocionales y objetivos de valor
1. Cultivar la capacidad de los estudiantes para descubrir y hacer preguntas y utilizar el conocimiento existente para explorar y aprender nuevos conocimientos.
2. A través de la enseñanza de la conservación de energía, los estudiantes pueden establecer puntos de vista científicos, comprender y aplicar las leyes de la naturaleza y utilizarlas para resolver cuestiones prácticas; problemas.
Enseñanza de puntos clave y dificultades
Puntos clave: Dominar el proceso de derivación y establecimiento de la ley de conservación de la energía mecánica y comprender el contenido de la ley de conservación de la energía mecánica;
Ser capaz de resolver problemas específicos. Determinar si la energía mecánica se conserva y ser capaz de enumerar expresiones matemáticas de la ley.
Dificultad: Comprender las condiciones de conservación de la energía mecánica desde la perspectiva de la transformación energética y las relaciones funcionales.
2. Método de predicación
Adopta principalmente un método de enseñanza heurístico que combina conferencia, discusión e inducción. A través de la exploración conjunta de profesores y estudiantes, se obtienen las leyes físicas y las condiciones aplicables, movilizando plenamente el entusiasmo de los estudiantes y encarnando plenamente el principio de enseñanza de "dirigido por el profesor y centrado en el estudiante". Se adopta el modelo de diseño didáctico: Escenario → Problema → Análisis y actividades → Resumen, centrándose en las actividades de los estudiantes bajo la guía de los profesores.
3. Método de conferencia
Deje que los estudiantes se conviertan realmente en el cuerpo principal del aprendizaje. Esta idea de utilizar la inducción para sacar conclusiones científicas a partir de escenarios físicos típicos puede movilizar en gran medida el entusiasmo y la iniciativa de los estudiantes en el aprendizaje. Durante el proceso de enseñanza de esta lección, observamos deformaciones comunes en la vida y utilizamos hábilmente preguntas guía para estimular el entusiasmo de los estudiantes, permitiéndoles resumir el contenido principal de esta lección y completar las tareas de aprendizaje en un ambiente de aprendizaje relajado, autónomo y de discusión.
IV.Proceso de Enseñanza
(Presentación de una nueva lección)
Utilice multimedia para mostrar los siguientes escenarios físicos: A. El atleta lanza un lanzamiento de peso; Un extremo del resorte está conectado a un extremo del riel guía del colchón de aire y el otro extremo está conectado al control deslizante, lo que permite que el control deslizante se mueva alternativamente en la pista horizontal.
1. Transformación de energía cinética y energía potencial
Demuestre caída libre, lanzamiento vertical hacia arriba, péndulo rodante, péndulo simple y oscilador de resorte en secuencia, recordando a los estudiantes que presten atención a la observación. de energía cinética y energía potencial en el movimiento de los objetos cambia. Pida a los estudiantes que piensen en los cambios de energía cinética y potencial durante la demostración anterior.
2. Explora las reglas y encuentra las condiciones bajo las cuales la energía mecánica permanece sin cambios
Análisis del trabajo realizado únicamente por la gravedad
Análisis del trabajo realizado únicamente por la elasticidad
Conclusión: En un sistema de objetos donde solo funciona la gravedad o la fuerza elástica, la energía cinética y la energía potencial se pueden convertir entre sí, mientras que la energía mecánica total permanece sin cambios. Esto se llama ley de conservación de. energía mecánica.
3. Entrenamiento de habilidad
Ejemplo 1. Lanzar una pequeña pelota horizontalmente a una altura de 20m del suelo con una velocidad inicial de 15m/s sin tener en cuenta la resistencia del aire, tomando g=. 10 m/s2, encuentre la rapidez con la que la pelota cae al suelo. Guíe a los estudiantes para que piensen, analicen y hagan preguntas:
(1) Anteriormente aprendí a aplicar métodos de síntesis y descomposición de movimiento para tratar el movimiento de lanzamiento plano. ¿Puedo aplicar ahora la ley de conservación de la energía mecánica? para resolver tales problemas?
(2) Durante el movimiento de la pelota desde que se lanza hasta antes de tocar el suelo, ¿cumple las condiciones de conservación de energía mecánica? ¿Cómo aplicar la ley de conservación de la energía mecánica para resolver problemas?
Haga una pregunta: considere la diferencia entre usar la ley de conservación de la energía mecánica para resolver problemas y usar la síntesis de movimiento para resolver problemas.
4. Guíe a los estudiantes para que aprendan los pasos básicos de aplicar la ley de conservación de la energía mecánica para resolver problemas.
5. Resumen
En esta lección, resumimos a través de experimentos de demostración que la energía cinética y la energía potencial se pueden convertir entre sí, y entendimos que solo la gravedad funciona o solo la fuerza del resorte. funciona. En este caso, la cantidad total de energía mecánica del objeto permanece sin cambios. A través de un análisis de ejemplo simple, podemos profundizar nuestra comprensión de la ley de conservación de la energía mecánica. Verificación experimental de las notas de la conferencia "Ley de conservación de la energía mecánica" 2
1. Materiales de la conferencia
"Verificación de la ley de conservación de la energía mecánica" se selecciona de la Educación Popular Prensa Curso Obligatorio de Física 2 de Secundaria, Capítulo 7, Sección 9. El contenido principal de esta sección es: Los estudiantes usan un cronómetro de puntos para colocar cinta de papel y usan cálculos para verificar si la energía mecánica del peso se conserva durante el proceso de caída. Esta lección puede sublimar la comprensión de los estudiantes sobre la ley de conservación de la energía mecánica en la lección anterior y cultivar la actitud científica y rigurosa de los estudiantes. También puede sentar las bases para el estudio posterior de la conservación del momento, la conservación de la carga y otras leyes, y servir como vínculo entre el pasado y el futuro. Por lo tanto, esta lección es de gran importancia.
A partir del contenido de esta lección y de las exigencias de la nueva reforma curricular, se formulan los siguientes objetivos didácticos:
Objetivos de conocimientos y habilidades: Ser capaz de utilizar la cinta de papel grabada. mediante el cronómetro de puntos para calcular el movimiento de los objetos. Velocidad, dominar los principios experimentales para verificar la ley de conservación de la energía mecánica.
Objetivos del proceso y del método: mejorar la capacidad práctica, la capacidad de colaboración y la capacidad para resolver problemas prácticos a través de experimentos grupales.
Metas de emoción, actitud y valores: a través de la experiencia personal y las actividades de aprendizaje de investigación, mejorar el entusiasmo de los estudiantes por aprender y cultivar la actitud científica de los estudiantes de respetar los hechos objetivos.
A través del análisis del estado de los libros de texto y objetivos de enseñanza anteriores, el enfoque didáctico de esta lección es el diseño de planes experimentales y el procesamiento de datos experimentales;
2. Hablando de aprendizaje
Los estudiantes de este grado han dominado el contenido y las condiciones de la ley de conservación de la energía mecánica, y también tienen ciertas habilidades de operación experimental. temporizador y tiene ciertas capacidades de procesamiento de datos. Sin embargo, todavía falta estandarización de las operaciones experimentales y análisis de errores en los resultados experimentales. Por lo tanto, debo centrarme en cultivar las operaciones experimentales y las habilidades analíticas de los estudiantes en la enseñanza.
3. Método de conferencia
Los buenos métodos de enseñanza pueden lograr el doble de resultado con la mitad de esfuerzo en las actividades de enseñanza. En esta lección, utilizo principalmente el método experimental, es decir, a través de experimentos. , los estudiantes verifican la ley de conservación de la energía mecánica; y combinado con el método de discusión, los estudiantes pueden aprender a cooperar, aprender a comunicarse y aprender a aprender en las clases de física.
IV. Conferencia y Método de Aprendizaje
El nuevo concepto de reforma curricular nos dice que los estudiantes no sólo deben aprender conocimientos específicos, sino más importante aún, aprender a aprender por sí mismos. Por lo tanto, en clase guiaré a los estudiantes para que dominen mejor el contenido de la investigación experimental a través de la investigación experimental y la comunicación cooperativa.
5. Proceso de enseñanza
Enlace 1: Introducción de nueva lección
Antes de impartir la nueva lección, revisar el contenido y expresión de la introducción de la ley de Conservación de la energía mecánica: ¿Qué? Al mismo tiempo, se presenta la escena y se reproduce el vídeo de buceo de Tian Liang. El buceo en plataforma de diez metros es un deporte muy técnico. Si no se tiene en cuenta la resistencia del aire, ¿se conserva la energía mecánica? Mediante la creación de problemas, por un lado, se puede aclarar el tema experimental de esta lección: la conservación de la energía mecánica. Por otro lado, se puede movilizar rápidamente el entusiasmo por el aprendizaje y el interés de los estudiantes por aprender, lo que favorece la enseñanza de. nuevas lecciones.
Sesión 2: Enseñanza del nuevo curso
Preguntaré a los estudiantes de una manera inspiradora para hacerlos pensar: Si te pidieran que diseñaras un experimento para verificar la ley de conservación de la energía mecánica , ¿Qué harías? Da tu plan. Luego discuta el plan experimental en grupos y deje que cada grupo seleccione a un representante para compartir el plan experimental con toda la clase en forma de informe. Luego, cada grupo analiza los pros y los contras de todas las opciones experimentales. Una vez más, haga que cada grupo seleccione un representante para compartir sus fortalezas y debilidades con la clase en un informe. Después de que todos los grupos hayan informado, doy un resumen adecuado. Y guíe a los estudiantes para que determinen el plan experimental final: verificar la ley de conservación de la energía mecánica utilizando el movimiento de caída libre de objetos pesados. Diseñar el curso de esta manera puede permitir que los estudiantes participen activamente en la clase y movilicen mejor la atmósfera de aprendizaje. Cumplir con los requisitos de la nueva reforma curricular: los estudiantes son los maestros del aprendizaje, destacando el aprendizaje por indagación de los estudiantes. También puede mejorar aún más la capacidad de investigación independiente de los estudiantes.
Una vez determinado el plan experimental, haré la segunda pregunta: ¿Qué resultados se obtienen del experimento? ¿Puede probar la conservación de la energía mecánica? Guíe a los estudiantes a pensar. Obtenga la conclusión haciendo preguntas: En cualquier punto, la suma de la energía potencial y la energía cinética del peso es igual a la energía potencial del peso en la posición inicial. Tras responder a esta pregunta, surge la tercera cuestión: cómo calcular la energía cinética de un objeto pesado en cualquier punto. Conocer la velocidad de un peso en cualquier posición es crucial para calcular la energía cinética. Experimentos en grupo y recopilación de datos.
Con base en los resultados de la discusión, guíe a los estudiantes a realizar experimentos grupales. Los estudiantes realizan experimentos en grupos de cuatro, completan operaciones experimentales y registran datos experimentales.
Obtenga la solución: fije la cinta de papel y el objeto pesado juntos y déjelos caer, use un cronómetro de puntos para poner puntos en la cinta de papel, registre la altura del peso que cae y calcule la velocidad instantánea correspondiente. . Luego, lleve a los estudiantes a obtener la fórmula de medición de la velocidad derivando la fórmula:
Es decir: la velocidad instantánea de un cierto punto en la cinta de papel que se mueve a una velocidad uniforme es igual al promedio de dos puntos adyacentes antes y después de este punto. Esto no sólo puede cultivar la capacidad de los estudiantes para analizar y resolver problemas, sino también cultivar el espíritu de unidad y cooperación de los estudiantes en las discusiones grupales.
Sección 3: Expansión y consolidación
En esta sección, combinaré los ejercicios del libro para permitir a los estudiantes profundizar su comprensión y dominio de los puntos de conocimiento que han aprendido resolviendo los problemas.
Sesión 4: Resumen del aula
La física de la escuela secundaria se centra en cultivar la alfabetización física de los estudiantes. Los métodos de pensamiento son la clave para resolver problemas. La operación práctica y la participación en la práctica son las más importantes. medios intuitivos para adquirir conocimientos, y también fortalecer aún más la comprensión del conocimiento. Les pediré a los estudiantes que resuman el contenido principal de esta clase experimental.
Sección 5: Asignar tareas
En cuanto a las tareas, elaborar un informe experimental (tarea obligatoria)
Reformular un plan para verificar la ley de conservación de la energía mecánica . (Tarea móvil) Verificación experimental de los apuntes 3 de la "Ley de conservación de la energía mecánica"
1. Materiales didácticos
1. Estado, función y características de los materiales didácticos
Desde la perspectiva del contexto, el contenido de esta lección favorece una mayor comprensión de las relaciones funcionales de los estudiantes; en el proceso de derivación teórica, contribuye a fortalecer la comprensión de los estudiantes sobre el establecimiento de la energía cinética; Desde la perspectiva de los métodos de pensamiento, favorece el establecimiento de conceptos de conservación por parte de los estudiantes. El concepto sienta las bases para el estudio futuro de las leyes de conservación, como la conservación del impulso y la conservación de la carga, y desempeña un papel de conexión.
Esta disposición del libro de texto refleja mejor la unidad de la teoría y la práctica, lo que permite a los estudiantes comprender que las leyes físicas no solo se pueden obtener directamente de experimentos, sino que también se pueden derivar teóricamente utilizando leyes conocidas.
2. Finalidad docente
Objetivo del conocimiento: Comprender el contenido de la ley de conservación de la energía mecánica, y ser capaz de juzgar las condiciones de conservación de la energía mecánica en problemas concretos.
Objetivo de la capacidad: aprender inicialmente a explicar los fenómenos físicos desde la perspectiva de la conversión y conservación de la energía, y ser capaz de aplicar los conocimientos aprendidos a situaciones reales.
Al resumir las condiciones para el uso de la ley de conservación de la energía mecánica, cultive la capacidad de los estudiantes para pensar de forma independiente, resumir y expresarse verbalmente.
Objetivos emocionales: estimular el interés de los estudiantes por aprender, cultivar la confianza en sí mismos y la actitud científica rigurosa de los estudiantes.
3. Enfoque docente
A través de una derivación teórica rigurosa, el estudiante puede adquirir la comprensión racional necesaria y comprender correctamente el contenido de la ley de conservación de la energía mecánica y las condiciones para determinar si la se establece la ley.
4. Dificultades en la enseñanza
El pensamiento abstracto de los estudiantes aún está en su infancia y su comprensión de cantidades físicas como el trabajo y la energía no es lo suficientemente profunda. Condiciones para la conservación de la energía mecánica a partir de la relación de transformación funcional.
2. Método de predicación
Esta sección utiliza principalmente el método de enseñanza heurístico que combina conferencia, discusión e inducción. A través de la exploración conjunta de profesores y estudiantes, se pueden obtener las leyes físicas y las condiciones aplicables, movilizando plenamente el entusiasmo de los estudiantes y encarnando plenamente el principio de enseñanza de "dirigido por el profesor y centrado en el estudiante".
3. Método de explicación
1. Para adaptarse al nivel de desarrollo de comprensión y pensamiento de los estudiantes de secundaria, de acuerdo con los requisitos del nuevo contenido del curso, "caída libre , lanzamiento plano y deslizamiento a lo largo del plano inclinado" Se crean tres situaciones físicas como base, de fácil a difícil, para guiar a los estudiantes a practicar-comprender-volver a practicar-volver a comprender y completar un salto en la comprensión.
2. Inspire a los estudiantes a pensar planteando preguntas.
Al resumir las condiciones para el uso de la ley de conservación de la energía mecánica, oriente a los estudiantes a discutir, anímelos a exponer sus propias opiniones y evaluarlas. Cultivar el interés de los estudiantes en el aprendizaje y la confianza en el aprendizaje de la física.
IV.Procedimiento de enseñanza
Se divide en cuatro pasos: introducción, nueva lección, consolidación de conexión y tarea.
Tomando situaciones comunes de la vida como ejemplos, permita que los estudiantes analicen la transformación mutua de la energía cinética y la energía potencial, planteen preguntas sobre cómo cambia la energía mecánica e introduzcan nuevas lecciones a lo largo del camino. > Crear tres situaciones diferentes ((Igual que arriba), dejar que los estudiantes utilicen los conocimientos que han aprendido para analizar y obtener el contenido de la ley de conservación de la energía mecánica a través de una discusión conjunta entre profesores y estudiantes.
Tomando como ejemplo tres situaciones, a los estudiantes se les permite discutir libremente las condiciones para el establecimiento de la ley, y el profesor brinda la orientación adecuada, y finalmente se obtienen conjuntamente las condiciones aplicables.
Luego, mediante ejercicios adecuados en el aula, los estudiantes pueden consolidar y profundizar su comprensión de los nuevos conocimientos.
5. Propuesta de temas de investigación
Deje que los estudiantes discutan después de clase a través de los siguientes ejemplos
Deje que la pelota A alcance la misma altura y analice hasta dónde llega A la derecha La altura que se puede alcanzar por el lado. Verificación experimental del apuntes 4 "Ley de conservación de la energía mecánica"
Objetivos docentes:
Conocimientos y habilidades: Dominar la ley de conservación de la energía mecánica, conocer su significado y condiciones aplicables ; ser capaz de utilizar condiciones de conservación para hacer juicios ¿Se conserva la energía mecánica?
Proceso y método: Los estudiantes deducirán la ley de conservación de la energía mecánica; utilizarán métodos inductivos para proponer condiciones de conservación y profundizarán su comprensión de las relaciones funcionales;
Emociones, actitudes y valores: Al analizar las condiciones para que las cosas sucedan, aprender y experimentar los métodos de "análisis concreto de situaciones específicas" y "ver la esencia a través de los fenómenos", comprender y aplicar las leyes de naturaleza.
Enfoque docente:
Los estudiantes deducen la ley de conservación de la energía mecánica y dominan la ley y sus condiciones aplicables.
Dificultades didácticas:
Comprender las condiciones de conservación de la energía mecánica desde la perspectiva de la transformación energética y las relaciones funcionales y determinar si se conserva.
Métodos de enseñanza:
Método expositivo, inducción comparada y métodos de análisis de casos.
Proceso de enseñanza:
1. Repaso e introducción
¿Cuál es la relación entre función y energía?
¿Cuáles son los contenidos y expresiones del teorema de la energía cinética?
¿Cuál es la relación entre el trabajo realizado por la gravedad y el cambio en la energía potencial gravitacional de un objeto?
2. Nueva enseñanza del curso
(1) Energía mecánica
1. Concepto: suma de la energía cinética y la energía potencial de un objeto.
E=EK+EP
2. La energía mecánica es una cantidad escalar y es relativa (es necesario establecer el plano de referencia de la energía potencial)
3. La energía mecánica se puede convertir en cada otros (los estudiantes dan ejemplos, los profesores agregan)
(2) Derivación de la ley de conservación de la energía mecánica
1. Análisis de ejemplo: (Tareas asignadas con anticipación, inspecciones de clase, comentarios )
Los estudiantes descubrieron: Cuando solo funciona la gravedad, la energía cinética y la energía potencial del objeto se convierten entre sí, pero la cantidad total de energía mecánica permanece sin cambios. Si hay resistencia a realizar el trabajo, la cantidad total cambiará.
(1)
2. Proceso de derivación teórica
Pregunta 1: Como se muestra en la figura, un objeto con masa m cae libremente y pasa por una altura
Cuando el punto A es h1, la velocidad es v1, y cuando cae al punto B con altura h2, la velocidad es v2.
Intenta escribir la energía mecánica del objeto. en el punto A y en el punto B. tiempo, y encuentre la relación cuantitativa entre las dos
energías mecánicas.
(2)
Pregunta 2: Como se muestra en la figura, un objeto con masa m realiza un movimiento de lanzamiento horizontal y pasa por A con una altura de h1 La velocidad al pasar El punto B es v1, y la velocidad al pasar por el punto B con altura h2 es v2. Escriba la expresión de la energía mecánica del objeto en las posiciones A y B y encuentre la relación entre las dos energías mecánicas.
Estado inicial: La energía mecánica en el punto A es igual a
Estado final: La energía mecánica en el punto B es igual a
El objeto sólo se ve afectado por la gravedad Según el teorema de la energía cinética: ( 1)
Según la relación entre el trabajo realizado por la gravedad y la energía potencial de la gravedad: WG= mgh1-mgh2 (2)
De las dos ecuaciones (1) (2), podemos obtenerlo
Elemento de transferencia:
Discusión del estudiante: ¿Qué indica la expresión anterior?
Después de la discusión: el representante de los estudiantes responde
El lado izquierdo del signo igual es la energía mecánica del objeto cuando está en la posición inicial, y el lado derecho del signo igual es la energía mecánica del objeto cuando está en la posición final. Esta fórmula representa: energía cinética y La suma de las energías potenciales, la energía mecánica total, permanece sin cambios.
Profesor preguntó: ¿Qué pasa si hay resistencia al trabajo? ¿Seguirán siendo iguales los dos lados de arriba?
Respuesta del estudiante: No son iguales.
Conclusión: Cuando sólo la gravedad funciona, la energía cinética y la energía potencial gravitacional se convierten entre sí, pero la cantidad total de energía mecánica permanece sin cambios.
(3) Ley de conservación de la energía mecánica
1. Contenido: Cuando sólo la gravedad hace trabajo, la energía cinética y la energía potencial gravitacional del objeto se convierten entre sí, pero la cantidad total de energía mecánica permanece sin cambios.
2. Comprensión:
(1) Condiciones: (analizadas y discutidas por los estudiantes)
a: Sólo afectada por la gravedad
b: No solo se ve afectado por la fuerza, sino que otras fuerzas no realizan trabajo (ejemplo del estudiante)
(2) Expresión
(La cantidad total de energía mecánica siempre sigue siendo la igual)
(El aumento de la energía cinética es igual a la disminución de la energía potencial gravitacional)
(3) La ley de conservación de la energía mecánica es un caso especial de conversión de energía y conservación. Conservación significa que la cantidad total permanece sin cambios "en todo momento y en todas partes" durante todo el proceso de movimiento, no sólo que la cantidad total del estado inicial y el estado final sean iguales.
(4) Cuando solo funciona la fuerza elástica del resorte, la energía potencial elástica y la energía cinética se convierten entre sí, pero la energía mecánica total del objeto y el sistema de resorte permanece sin cambios.
(4) Ejercicios de consolidación
1. Respecto a si la energía mecánica de un objeto se conserva, cuál de las siguientes afirmaciones es correcta:
A. Caída verticalmente La energía mecánica de un objeto debe conservarse
B. Para un objeto que se mueve en línea recta a una velocidad uniforme, la energía mecánica debe conservarse
C. Cuando el trabajo realizado por una fuerza externa sobre el objeto es igual a 0, se debe conservar la energía mecánica.
D. Si el objeto solo realiza trabajo debido a la gravedad, se debe conservar la energía mecánica.
2. Entre los siguientes objetos en movimiento, independientemente de la resistencia del aire, la energía mecánica no se conserva:
A. El objeto levantado por la grúa se eleva a una velocidad constante
; p>
B. El objeto realiza un movimiento de lanzamiento horizontal
C. La bola del péndulo cónico realiza un movimiento circular uniforme en el plano horizontal
3. Se lanza; verticalmente hacia arriba a una velocidad v desde un balcón con una altura H sobre el suelo Si se saca un objeto con masa m, sube h y luego vuelve a caer, y finalmente cae al suelo, entonces la afirmación correcta en la serie. es (sin tener en cuenta la resistencia del aire, utilizando el suelo como plano de referencia)
A. El objeto está en La energía mecánica en el punto más alto es mg (H+h)
B; La energía mecánica del objeto cuando cae al suelo es mg (H+h) + 1/2mv2
C. Cuando el objeto cae al suelo La energía mecánica del objeto es mgH+; 1/2mv2;
D. Cuando el objeto cae hacia atrás, la energía mecánica al cruzar el balcón es mgH+1/2mv2
4. El objeto se levanta verticalmente del suelo Lanzando hacia arriba, si no se tiene en cuenta la resistencia del aire, la altura máxima que el objeto puede alcanzar es H. Cuando el objeto está en una determinada posición durante el ascenso, su energía cinética es el doble de la energía potencial gravitacional, entonces la altura a esta posición es
A.2H/3 B.H/2 C.H/3 D.H/4. Verificación experimental de la nota de la lección 5 "La ley de conservación de la energía mecánica"
Objetivos de aprendizaje:
1. Aprender a utilizar el movimiento de caída libre para verificar la ley de conservación de la energía mecánica.
2. Dominar aún más el método de utilizar un cronómetro y cinta de papel para estudiar el movimiento de los objetos.
Puntos de aprendizaje:
1. Verificar los principios experimentales y los pasos de la ley de conservación de la energía mecánica.
2. Apuntes sobre experimentos para verificar la ley de conservación de la energía mecánica.
Dificultades en el aprendizaje:
Precauciones para la verificación de experimentos sobre la ley de conservación de la energía mecánica.
Contenido principal:
1. Principio experimental
Durante la caída libre de un objeto, la energía potencial gravitacional disminuye y la energía cinética aumenta. Si se ignora la resistencia del aire, sólo la gravedad funciona, la energía mecánica del objeto se conserva y la disminución de la energía potencial gravitacional es igual al aumento de la energía cinética. Suponga que la masa del objeto es m, use un cronómetro de puntos para colocar una cinta de papel y use la cinta de papel para calcular la altura h de caída en un momento determinado y la velocidad instantánea v en ese momento, luego encuentre la reducción en; energía potencial gravitacional │△Ep│=mgh y el aumento de la energía cinética △EK=1/2mv2; compare │△Ep│ y △EK si son iguales dentro del rango de error permitido, se puede verificar la conservación de la energía mecánica.
Determine la velocidad instantánea vn del enésimo punto: Según "el objeto se mueve en línea recta a una velocidad uniforme, la velocidad promedio dentro de un cierto período de tiempo es igual a la velocidad instantánea en el medio momento de este período de tiempo", utilice la fórmula vn= (hn +1-hn-1)/2T (T es el intervalo de tiempo entre el establecimiento de dos puntos adyacentes).
2. Equipo experimental
Temporizador de chispa eléctrica (o temporizador de puntos electromagnético), fuente de alimentación de CA, cinta de papel (papel carbón), objetos pesados (con clip para cinta de papel), cables, báscula, soporte de hierro (con abrazadera).
3. Pasos experimentales
(1) Instale y arregle el temporizador como se muestra en la figura, y use cables para conectar el temporizador a una fuente de alimentación de CA con el voltaje adecuado (la chispa El temporizador debe conectarse a una fuente de alimentación de 220 V CA, el temporizador de puntos electromagnéticos debe conectarse a una fuente de alimentación de bajo voltaje de 4 V ~ 6 V CA).
(2) Fije un extremo de la cinta de papel al objeto pesado con un clip pequeño, deje que el otro extremo pase por el orificio límite del temporizador, sujete la cinta de papel verticalmente con la mano y manténgala el objeto pesado estacionario cerca del cronómetro.
(3) Encienda la alimentación, afloje la cinta de papel, deje que el peso caiga libremente y el cronómetro marcará una serie de pequeños puntos en la cinta de papel.
(4) Cambie algunos trozos de cinta de papel y repita el experimento anterior.
(5) De varias cintas de papel punteadas, seleccione una cinta de papel con una distancia entre el primer y segundo punto cercana a 2 mm y puntos claros para medir.
(6) En la cinta de papel seleccionada, primero escriba la posición 0 (o A) donde llegó al primer punto, y luego seleccione aleatoriamente varios puntos 1, 2, 3 (o B, C, D), etc., utilice una escala para medir la distancia h1, h2, h3, etc. desde cada punto hasta 0, como se muestra en la figura.
(7) Utilice la fórmula vn=(hn+1-hn-1)/2T para calcular la velocidad instantánea v1, v2, v3, etc. correspondiente a cada punto.
(8) Calcular la reducción de energía potencial mghn y el aumento de energía cinética 1/2mvn2 correspondientes a cada punto, compararlos y sacar una conclusión.
IV.Registros experimentales
V.Conclusiones experimentales
Cuando sólo la gravedad hace trabajo, la energía potencial gravitacional y la energía cinética de un objeto se pueden convertir en cada una. otros, pero la energía mecánica La cantidad total sigue siendo la misma.
VI.Precauciones para el experimento
(1) El cronómetro debe colocarse en posición vertical y recta. Ser estable significa ser firme y estable. No vibra cuando cae el objeto pesado; la alineación es hacer los orificios de límite superior e inferior en el mismo plano vertical y una línea vertical en la misma dirección que el movimiento de la cinta de papel, para reducir la fricción entre los cinta de papel y los orificios límite cuando se mueve (puede sostener el extremo superior de la cinta de papel con el objeto pesado fijado con la mano y tirar de la cinta de papel hacia arriba y hacia abajo para encontrar una posición con la menor resistencia).
(2) La cinta de papel antes de puntear debe estar recta y no curvada; de lo contrario, la cinta de papel se enrollará hasta el borde superior del temporizador cuando caiga, lo que aumentará la resistencia y provocará errores experimentales excesivos.
(3) Antes de encender la alimentación, la mano que sostiene la cinta de papel debe sujetarla firmemente y mantenerla vertical, luego encender la alimentación, esperar hasta que el temporizador funcione normalmente y luego suelte la cinta de papel. El cinturón deja caer el peso de modo que la primera marca sea un punto pequeño y claro.
(4) Requisitos para objetos pesados: Elija objetos con alta densidad y masa para reducir el impacto de la resistencia durante el movimiento (haciendo que la gravedad sea mucho mayor que la resistencia).
(5) Selección de la cinta de papel: la distancia entre el primer y segundo punto debe ser cercana a 2 mm y se debe seleccionar la cinta de papel con puntos claros para medir. Esto se debe a que la premisa de este experimento es verificar si la energía mecánica se conserva estudiando si la disminución de la energía potencial gravitacional es igual al aumento de la energía cinética cuando un objeto pesado está en caída libre. Por tanto, la cinta de papel (objeto pesado). ) debe asegurarse. Comienza a caer en el momento en que llega al primer punto. El cronómetro llega a un punto cada 0,02 s. La distancia que cae un objeto en caída libre dentro de los primeros 0,02 s es h1=1/2gt2=1/2×9,8×0,022m=0,002 m=2 mm, entonces si el papel. La distancia entre el primer y segundo punto del cinturón es cercana a 2 mm, lo que significa que el peso comienza a caer en el momento en que se golpea el primer punto, cumpliendo así los requisitos previos de este experimento (la velocidad inicial del objeto que llega al primer punto es cero y comienza la caída libre).
(6) Al medir la altura de caída, se debe medir desde el punto inicial o. Para reducir el error relativo de medición, el punto de conteo seleccionado debe estar adecuadamente alejado del punto O (la cinta de papel no debe ser demasiado larga y su longitud efectiva puede estar entre 60 cm y 80 cm).
(7) Este experimento no necesita conocer los valores específicos de la reducción de la energía potencial gravitacional y el aumento de la energía cinética. Sólo necesita comparar mgh con 1/2mv2 (de hecho, solo necesita verificar que 1/2v2=gh) Para lograr el propósito de verificar la conservación de la energía mecánica, no es necesario medir la masa del objeto pesado.
VII.Análisis de errores
(1) La clave para realizar bien este experimento es minimizar la resistencia durante el proceso de caída del objeto pesado, pero la resistencia no se puede eliminar por completo. En este experimento, las principales fuentes de error son la fricción de la cinta de papel y la resistencia del aire. Dado que los objetos pesados y las cintas de papel deben superar constantemente la resistencia para realizar trabajo mientras caen, el aumento de la energía cinética del objeto debe ser ligeramente menor que la disminución de la energía potencial gravitacional. Esto es un error sistemático. Los métodos para reducir los errores del sistema incluyen seleccionar pesas sólidas con alta densidad, mantener la cinta de papel vertical antes de que caiga el peso y usar un temporizador de chispa eléctrico.
(2) Dado que medir la longitud provocará errores, que son errores accidentales, la primera forma de reducirlos es medir la distancia desde el punto inicial 0, y la altura de caída h debe ser apropiadamente mayor (también pequeño, h no será fácil de medir con precisión; demasiado pequeño) (grande, el error causado por la influencia de la resistencia es grande), el segundo es medir varias veces y tomar el valor promedio.
Ejemplo 1 En el experimento de "Verificación de la ley de conservación de la energía mecánica", se sabe que la frecuencia de la fuente de alimentación utilizada por el temporizador de puntos es de 50 Hz y la aceleración de la gravedad local g = 9,80. Se encontró m/s2. Un estudiante eligió Para una cinta de papel ideal, cuando se mide con una balanza, los puntos de conteo corresponden a las lecturas en la balanza como se muestra en la figura. El punto O en la imagen es el primer punto reproducido por el cronómetro de puntos, y A, B, C y D son los puntos de conteo que se toman cada dos puntos.
Con base en los datos anteriores, se puede ver que cuando el peso se mueve del punto O al punto B:
(1) ¿A cuánto asciende la reducción de la energía potencial gravitacional?
(2) ¿Cuál es el aumento de energía cinética?
(3) ¿Qué conclusiones se pueden sacar a partir de los datos calculados? ¿Cuáles son las principales causas de los errores?