（一） 設計思想：能量守恆定律雖然早就已經被驗證，但是僅僅是給學生灌輸這樣乙個定律也許會顯得刻板，讓學生無法更好的體會到定律的內涵。因此該設計方案是為了讓學生更好地體驗到該定律，進而能更好地應用這個定律。
（二） 關鍵詞定義：實驗驗證能量守恆定律
（三） 學習者：學習者為高中生，且學習者已經具備動能、重力勢能、打點計時器原理等方面的知識。
（四） 教學目標：既讓學生感受到該定律的偉大，同時提高學生自己動手實驗的能力以及設計實驗方案的能力，以及對於所學知識靈活運用的能力。
（五） 教學活動
（1） 學習任務：課前預習能量守恆定律的內容，能說出其具體內容。並根據所學的知識想一下實驗方案去驗證該定理的正確性。
（2） 任務形式：先看書，然後討論，動手實驗，最後評價
（3） 具體步驟：將同學分成4組，每組各自討論並完善自己的實驗方案。各組分工動手進行實驗並記錄資料，用資料驗證定理的正確性（實驗需要重複進行多次，以使得資料能夠盡可能的準確，避免偶然誤差）。
讓每個組給其他組以及自己的小組評分，包括方案設計的質量、簡便性、可行性以及方案的完成情況等
（4） 學習資源：書本、實驗室
（六） 方案設計：
驗證重力勢能和動能之間的轉化
實驗如圖：
實驗步驟：
1. 如圖固定實驗裝置
2. 先開電磁打點計時器。後鬆手讓紙袋自由下落。然後獲得紙袋如圖所示。
3. 首先選取紙帶上的點4至點1的長度，分別量出h1、h2、h3的長度。根據打點計時器的原理計算出點3和點2的速度。
4. 根據mg△h=來驗證能量守恆定律。同時由於理想實驗下未考慮實際情況下的摩擦力，空氣阻力等，因此實際測量中存在誤差。
只要測量出的誤差在一定範圍內就能具有說服力。（注：該點可以在同學做完實驗後講，可以先讓同學自己考慮為什麼測出來的資料2者之間不相等）
如圖所示的實驗裝置：
圖1 能量守恆驗證系統
如圖1，調節氣墊導軌使其與水平面的夾角為後，再把質量為m的砝碼用細繩跨過氣墊導軌滑輪me（me為滑輪折合質量）與質量為m的滑塊相連線。我們把滑塊、砝碼、氣墊導軌滑輪和地球作為乙個系統，由於採用了氣墊導軌和氣墊導軌滑輪，幾乎消除了耗散機械能的摩擦力，這樣，系統不僅不受外力，而內力又只是重力。所以系統內各物體的動能和勢能雖然可以相互轉化，但它們的總和保持不變。
我們考察滑塊m在氣軌上從a點運動到b點的過程。設a、b兩點距離為s，顯然這時滑塊上公升的高度為ssin，砝碼下落的距離為s。結果整個系統的勢能發生了變化。
砝碼m下落s後，其勢能減少為，它的一部分轉化為自身動能的增加，其中和分別為砝碼m下落距離s前、後的速度。另一部分轉化為滑塊勢能的增加和滑塊動能的增加。實驗中使用了氣墊導軌滑輪，還需要考慮由它的轉動所引起的轉動動能的變化。
令eke為轉動動能的變化量，則有。根據機械能守恆定律，則
即： （4）
當導軌呈水平狀態時，，則上式變為
（5）所以，只要測出滑塊、砝碼的質量（滑輪的折合質量已事先給出），以及滑塊在各種運動狀態下的速度，即可對上述二定律進行驗證。
實驗步驟：
1． 在調平氣墊導軌後，將滑塊放在氣墊導軌的一端，然後從滑塊引出細線跨過氣墊導軌滑輪與砝碼盤連起來。調節兩個光電門之間的距s，使之為所選取數值。例如，取s=60.0厘公尺。
2． 在砝碼盤內加適當的砝碼，使滑塊從靜止開始，沿水平氣墊導軌做勻加速運動。記下滑塊m經過兩個光電門的瞬時速度v1和v2，重複數次。自做**記錄資料，算出每次的結果，由式（5）驗證機械能是否守恆。
3． 參照本實驗中實驗原理的機械能守恆定律的驗證部分所提供的實驗原理圖安置儀器。為了使氣墊導軌與水平方向的夾角為，可在氣墊導墊靠近滑輪一端的底絲下放上墊塊（如10mm或20mm厚的墊塊）。在砝碼盤內適當增加砝碼，使滑塊m由靜止開始運動，自製**記下滑塊經過兩個光電門的速度v1和v2，重複數次，算出每次的結果，由式（4）驗證機械能是否守恆。
經濟系 10110910124 洪竺敏
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