【精品】高三物理第五章 实验六
高中物理(人教)一轮复习课件：第五章 能量和动量 实验六 验证机械能守恒定律
(2)利用12v2-h 图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守 恒，mgh＝12mv2，即12v2＝gh，所以以12v2 为纵轴，以 h 为 横轴，画出的图线应是过原点的倾斜直线。那么12v2-h 图线 的斜率就等于重力加速度 g。 答案：(1)BCD (2)过原点的倾斜直线 重力加速度
2. (2016·北京高考)利用如图甲装置做“验证机
A．交流电源
B．刻度尺
C．天平(含砝码)
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条 纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C，测得它们 到起始点 O 的距离分别为 hA、hB、hC。已知当地重力加速度 为 g，打点计时器打点的周期为 T。设重物的质量为 m。从打 O 点到打 B 点的过程中，重物的重力势能变化量 ΔEp＝ ____________，动能变化量 ΔEk＝__________。
4．(2017·淮安月考)用自由落体验证机械能守恒定律，器材 安装如图甲。
(1)请指出图甲中的错误及不妥之处(至少写出两处)： ①_____________________________________________； ②___________________________________________。
实验六 验证机械能守恒定律
一、实验目的 验证机械能守恒定律。
二、实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器 、学生电源(交流 4～6 V)、
纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、 重物 (带纸带夹)。
突破点(一) 实验原理与操作
[典例 1] 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的 实验中，电源的频率为 50 Hz，依次打出的点为 0,1,2,3,4，…， n。则：
(2)在验证机械能守恒定律的实验中，若以12v2 为纵轴，以 h 为 横轴，根据实验数据绘出12v2-h 的图像应是________才能验证 机械能守恒定律。12v2-h 图像的斜率等于________的数值。
高考物理大一轮复习 第五章 实验六 验证机械能守恒定律讲义(含解析)教科版-教科版高三全册物理教案
实验六 验证机械能守恒定律1．实验目的验证机械能守恒定律． 2．实验原理(如图1所示)通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．图13．实验器材打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线． 4．实验步骤(1)安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连． (2)打纸带用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带．(3)选纸带：分两种情况说明①若选第1点O 到下落到某一点的过程，即用mgh ＝12mv 2来验证，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近2mm 的纸带(电源频率为50Hz)．②用12mv B 2－12mv A 2＝mg Δh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点即可． 5．实验结论在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒． 1．误差分析(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．(2)系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k ＝12mv n 2必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力．2．注意事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力．(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落． (4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝h n ＋1－h n －12T，不能用v n ＝2gh n 或v n＝gt 来计算． 3．验证方案方案一：利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv n 2，如果在实验误差允许的范围内，mgh n 和12mv n 2相等，则验证了机械能守恒定律．方案二：任取两点计算(1)任取两点A 、B ，测出h AB ，算出mgh AB . (2)算出12mv B 2－12mv A 2的值．(3)在实验误差允许的范围内，若mgh AB ＝12mv B 2－12mv A 2，则验证了机械能守恒定律．方案三：图像法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据作出12v 2－h 图像．若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．命题点一 教材原型实验例1 (2018·广东省湛江市第二次模拟)如图2所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50Hz.图2(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________． A ．精确测量出重物的质量 B ．两限位孔在同一竖直线上C ．重物选用质量和密度较大的金属锤D ．释放重物前，重物离打点计时器下端远些(2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图3所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O 点为纸带上打出的第一个点．图3①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________． A ．OA 、OB 和OG 的长度 B ．OE 、DE 和EF 的长度 C ．BD 、BF 和EG 的长度 D ．AC 、BF 和EG 的长度②用刻度尺测得图中AB 的距离是1.76cm ，FG 的距离是3.71cm ，则可得当地的重力加速度是________m/s 2.(计算结果保留三位有效数字) 答案 (1)BC (2)①BD ②9.75解析 (1)因为在实验中比较的是mgh 、12mv 2的大小关系，故m 可约去，不需要测量重物的质量，对减小实验误差没有影响，故A 错误．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，实验装置中两限位孔必须在同一竖直线上，从而减小实验误差，故B 正确．实验供选择的重物应该选相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C 正确．释放重物前，为更有效地利用纸带，重物离打点计时器下端近些，故D 错误． (2)①当知道OA 、OB 和OG 的长度时，无法算出任何一点的速度，故A 不符合题意；当知道OE 、DE 和EF 的长度时，利用DE 和EF 的长度可以求出E 点的速度，从而求出O 点到E 点的动能变化量，知道OE 的长度，可以求出O 点到E 点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故B 符合题意；当知道BD 、BF 和EG 的长度时，由BD 、BF 的长度可以求出E 点的速度，但无法求出G 点的速度，故无法求出E 点到G 点的动能变化量，故C 不符合题意；当知道AC 、BF 和EG 的长度时，可以分别求出B 点和F 点的速度，从而求B 到F 点的动能变化量，知道BF 的长度，可以求出B 点到F 点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故D 符合题意．②根据Δh ＝gt 2，解得g ＝FG －AB 5T 2＝3.71－1.765×0.022×10－2m/s 2＝9.75 m/s 2. 变式1 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05s 闪光一次，如图4所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表．(当地重力加速度取9.8m/s 2，小球质量m ＝0.2kg ，结果保留3位有效数字)图4时刻 t 2t 3t 4t 5速度(m·s －1)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算t 5时刻小球的速度v 5＝________m/s ；(2)从t 2到t 5时间内，重力势能的增加量ΔE p ＝____J ，动能的减少量ΔE k ＝________J ； (3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，即验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p ________(选填“>”“<”或“＝”)ΔE k ，造成这种结果的主要原因是_________________________________________________________________________________. 答案 (1)3.48 (2)1.24 1.28 (3)< 存在空气阻力 解析 (1)v 5＝16.14＋18.662×0.05×10－2m/s ＝3.48 m/s.(2)重力势能的增加量ΔE p ≈mg Δh ，代入数据可得ΔE p ≈1.24J，动能减少量为ΔE k ≈12mv 22－12mv 52，代入数据可得ΔE k ≈1.28J. (3)由计算可得ΔE p <ΔE k ，主要是由于存在空气阻力．命题点二 实验创新类型1 实验装置的创新例2 (2018·广东省东莞市上学期期末质检)某同学利用如图5甲所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．图5(1)用10分度游标卡尺测量遮光条宽度d 如图乙所示，遮光条宽度d ＝________mm. (2)实验时要调整气垫导轨水平，不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间．以下能够达到调整气垫导轨水平的措施是________(选填相应选项前的符号) A ．调节旋钮P 使轨道左端升高一些 B ．遮光条的宽度增大一些 C ．滑块的质量增大一些D ．气源的供气量增大一些(3)调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验，测出光电门1、2间的距离L .遮光条的宽度d ，滑块和遮光条的总质量M ，钩码质量m .由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t 1、t 2，则遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式v 1＝________；验证系统机械能守恒定律成立的表达式是________(用题中的字母表示，当地重力加速度为g )． 答案 (1)3.8 (2)A(3)d t 1 mgL ＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12－12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22解析 (1)游标卡尺读数为3mm ＋8×0.1mm＝3.8mm.(2)遮光条通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．滑块做加速运动，也就是左端低，右端高．能够达到调整气垫导轨水平的措施是调节旋钮P 使轨道左端升高一些，故答案是A.(3)遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式v 1＝dt 1，遮光条通过光电门2时的瞬时速度的表达式v 2＝d t 2，滑块从光电门2运动到光电门1的过程中，滑块和遮光条及钩码整体动能的增加量是12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12－12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22滑块从光电门2运动到光电1的过程中，钩码重力势能的减少量是mgL 验证系统机械能守恒定律成立的表达式是mgL ＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12－12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22.类型2 实验方案的创新例3 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图6甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m 的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t ，用d 表示A 点到光电门B 处的距离，b 表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B 点时的瞬时速度，实验时滑块在A 处由静止开始运动．图6(1)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g 表示，滑块从A 处到达B 处时m 和M 组成的系统动能增加量可表示为ΔE k ＝_________，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p ＝________，在误差允许的范围内，若ΔE k ＝ΔE p ，则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示)(2)在上述实验中，某同学改变A 、B 间的距离，作出的v 2－d 图像如图乙所示，并测得M ＝m ，则重力加速度g ＝________m/s 2.答案 (1)M ＋m b 22t 2(m －M 2)gd (2)9.6 解析 (1)系统动能增加量可表示为ΔE k ＝12(M ＋m )v B 2＝M ＋m b 22t 2，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p ＝mgd －Mgd sin30°＝(m －M2)gd . (2)根据机械能守恒可得(m －M2)gd ＝12(M ＋m )v 2，即g ＝2v 2d ，代入数据得g ＝9.6m/s 2.变式2 用如图7甲所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50Hz.已知m 1＝50g 、m 2＝150g ．则：(结果均保留两位有效数字)图7(1)在纸带上打下计数点5时的速度v 5＝________m/s ；(2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量ΔE k ＝________J ，系统重力势能的减少量ΔE p ＝________J ；(当地的重力加速度g 取10m/s 2)(3)若某同学作出12v 2－h 图像如图丙所示，则当地的重力加速度g ＝________m/s 2.答案 (1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.7解析 (1)v 5＝21.60＋26.40×10－20.1×2m/s ＝2.4 m/s.(2)ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 52－0≈0.58J，ΔE p ＝m 2gh 5－m 1gh 5＝0.60J.(3)由(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 2，知v 22＝m 2－m 1gh m 1＋m 2，即图线的斜率k ＝m 2－m 1g m 1＋m 2＝5.821.20m/s 2，解得g ＝9.7m/s 2.命题点三 实验拓展——探究弹簧的弹性势能例4 (2018·河南省洛阳市上学期期中)某实验小组利用如图8甲所示的实验装置，探究轻质弹簧的弹性势能与形变量的关系，光滑水平桌面距地面高为h ，一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m 的小钢球接触，弹簧处于原长时，将小球向左推，压缩弹簧一段距离后由静止释放，在弹簧弹力的作用下，小球从桌子边缘水平飞出，小球落到位于水平地面的复写纸上，从而在复写纸下方的白纸P 点留下痕迹．(已知重力加速度为g )图8(1)实验测得小球的落点P 到O 点的距离为l ，那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能E p 与h 、l 、mg 之间的关系式为________________；(2)改变弹簧压缩量进行多次实验，测量数据如下表所示，请在图乙坐标纸上作出x －l 图像.p x 之间的关系式为________．答案 (1)E p ＝mgl 24h(2)见解析图(3)x ＝0.04l E p ＝625mgx24h解析 (1)小球从桌子边缘水平飞出，做平抛运动，有h ＝12gt 2，l ＝v 0t ；将小球向左推压缩弹簧，由机械能守恒可得E p ＝12mv 02，联立得E p ＝mgl 24h；(2)根据给出的数据利用描点法可得出对应的图像如图所示(3)由图像得出x 与l 的关系式为x ＝0.04l ，由实验得到弹簧弹性势能E p 与弹簧压缩量x 之间的关系式为E p ＝mgl 24h ＝625mgx 24h.。
高三物理第五章知识点梳理
高三物理第五章知识点梳理物理作为一门自然科学，对于理解世界的运行规律起着重要的作用。
高中物理的学习是培养学生科学素养和思维方式的重要途径之一。
在高三阶段，物理知识的学习尤为关键，因为要准备高考。
而在物理中，第五章是电磁感应和电磁波的学习内容，下面将对该章节的一些重点进行梳理。
第一部分：电磁感应在电磁感应这一部分中，我们主要学习了弗拉第定律和楞次定律。
弗拉第定律告诉我们，当导线中发生磁通量的变化时，导线两端会产生感应电动势。
而楞次定律则进一步告诉我们，感应电动势的方向与磁通量的变化有关，通过右手法则可以判断感应电动势的方向。
这一部分还涉及到了电磁感应的一些应用，比如发电机、变压器等。
发电机的原理是通过转动的导线在磁场中产生感应电动势，并通过外部电路使电流产生。
而变压器则利用互感现象将高压电能转化为低压电能，实现电能的传输。
第二部分：电磁波在电磁波这一部分中，我们主要学习了电磁波的基本概念和性质。
电磁波是由电场和磁场通过真空传播而形成的，具有电磁性和波动性。
电磁波的分类主要有电磁谱的划分，按照波长的大小可以分为射线、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
这些电磁波在日常生活和科技领域中具有广泛的应用，比如在通信中用到的无线电波，医学中用于影像诊断的X射线，以及用于无损检测的红外线等。
除了电磁波的分类，我们还学习了电磁波的传播速度相关的问题。
根据麦克斯韦方程组的推导，我们得出了电磁波传播速度等于光速的结论。
这一结论在爱因斯坦的狭义相对论中得到了进一步的深化和扩展。
第三部分：电磁感应中的电磁场在电磁感应中，我们必须考虑磁场的作用。
磁场对电流线圈和导线中的电子运动产生影响，同时电流线圈中的磁场也对外部导线中的电子运动产生影响。
通过安培环路定理和法拉第定律的结合，我们可以得到电磁感应的一般规律。
当外部磁场改变时，导线中会产生感应电流，这就是电磁感应的基本原理之一。
而电磁感应的应用也十分广泛，比如电动车中的电磁感应制动系统，以及磁悬浮列车中的电磁感应浮升系统等。
2022版新高考物理：实验六 探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系
(3) 为 了 验 证 向 心 力 跟 半 径 、 质 量 的 关 系 ， 还 需 要 用 到 的 实 验 器 材 有 ______________和______________。
【解析】(1)为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制金属块转动半径和金 属块质量两个变量保持不变。金属块的拉力可由力传感器直接测量，根据题
(1)在该实验中应用了__________来探究向心力的大小与质量 m、角速度 ω 和 半径 r 之间的关系。
A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法
(2)用两个质量相等的小球放在 A、C 位置，匀速转动时，左边标尺露出 1 格， 右边标尺露出 4 格，则皮带连接的左右塔轮半径之比为__________。
答案：(1)B (2)2∶1
创新型实验 类型一 不变目的变装置(探究向心力的影响因素) 【典例 2】如图甲为探究向心力跟质量、半径、角速度关系的实验装置，金属 块放置在转台上，电动机带动转台做圆周运动，改变电动机的电压，可以改 变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，金属块被约束在 转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小可以忽略。
【数据处理】 1．m、r 一定：
序号
F向
ω ω2
1 23 45 6
2.m、ω 一定：
序号 F向r1Fra bibliotek234563.r、ω 一定：
序号 F向 m
123456
4.分别作出 F 向ω2、F 向r、F 向m 的图像。 5．实验结论： 物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成正比，跟半径成正比，跟角速 度的二次方成正比。
实验六 探究向心力的大小与半径、角速度、 质量的关系
实验操作·创新探究
第五章实验六 验证机械能守恒定律
第五章
机械能
法三：图象法．从纸带上选取多个点，测 量从第一点到其余各点的下落高度 h， 并 1 2 2 计算各点速度的平方 v ，然后以 v 为纵 2 1 2 轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出 v 2 －h 图线． 若在误差允许的范围内图象是 一条过原点且斜率为 g 的直线， 则验证了 机械能守恒定律．
第五章
机械能
【解析】
由于每两个相邻计数点之
间还有4个点没有画出，所以每两个相 邻计数点之间的时间间隔为0.1 s，同 时可求得：
第五章
机械能
AB ＝86.00 cm－50.50 cm＝35.50 cm ＝0.3550 m BC ＝130.50 cm－86.00 cm＝44.50 cm ＝0.4450 m 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速 度等于这段时间内的平均速度可得：
示． 图 Байду номын сангаас－5－1
第五章
机械能
实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生 电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻 度尺、重物(带纸带夹)．
第五章
机械能
过程分析导引
实验步骤 1．安装置：按图5－5－2将检查、调 整好
第五章
机械能
图5－5－2
的打点计时器竖直固定在铁架台上，接 好电路．
第五章
机械能
第五章
机械能
而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减 小 ，所 以速 度应从 纸带 上直接 测量计 算．同样的道理，重物下落的高度 h，也 1 只能用刻度尺直接测量， 而不能用 hn＝ 2
2 vn 2 gtn或 hn＝ 计算得到． 2g
第五章
机械能
实验改进 物体下落过程中通过某一位置的速度 可以用光电计时器测出来，利用这种 装置验证机械能守恒定律，能消除纸 带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误 差；也可以把电磁打点计时器更换成 电火花式计时器，以消除计时器的振
2025年高考物理总复习实验六验证机械能守恒定律
实验六验证机械能守恒定律知识巩固练1.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6 V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50 Hz.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律.(1)他进行了下面几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C.用天平测出重锤的质量；D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E.测量纸带上某些点间的距离；F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能.其中没有必要进行的步骤是____________，操作不当的步骤是__________.(填选项字母) (2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重锤的速度约为______m/s.(保留3位有效数字)(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v2为纵轴、h为横轴画出2图像，应是下列图中的______.A B C D【答案】(1)C B(2)1.84(3)C【解析】(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当；因为是比mv2的大小关系，故m可先约去再比较，不需要用天平，故C没有必要.较mgh、12(2)匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小v B＝x ACt AC ＝0.216 8-0.143 12×0.02m/s≈1.84 m/s.(3)他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v22为纵轴、以h为横轴画出图像，根据12v2＝gh，所以应是C图.2.(2023年佛山一中模拟)甲、乙都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置图.(1)较好的装置是________(填“甲”或“乙”).(2)某同学用关系式mgh＝12mv2来验证机械能是否守恒，他采用较好的装置进行实验，得到如图丙所示的一条完整纸带，将纸带上打出的第一个点标为A点，第二个点标为B点，后面依次类推，分别标为C、D、E、F、G、H、I，则在D点时重物运动的速度大小为______m/s.(计算结果保留两位有效数字)(3)若当地重力加速度g取9.80 m/s2，比较重物在A、D间的势能变化ΔE p和动能变化ΔE k 的大小关系为ΔE k______ΔE p(填“＞”“＝”或“＜”)，分析造成的原因是_【答案】(1)甲(2)0.90(在0.90~0.92范围)(3)＞实验时先释放纸带后接通电源(即A点的速度不等于零)【解析】(1)甲好一些.因为用夹子固定纸带，可以避免由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确定；另一方面，用夹子固定纸带，便于将纸带调整为竖直方向，以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦.(2)D点的瞬时速度等于CE段的平均速度，则v D＝x CE2T＝0.90 m/s.(3)从起点A到打下计数点D的过程中重力势能减少量是ΔE p＝mgh＝m×9.8×0.0350 J≈0.34mJ.动能的增加量ΔE k＝12mv D2＝0.41m J，可见重力势能的减小量小于动能的增加量，原因是实验时先释放纸带后接通电源，(即A点的速度不等于零).综合提升练3.登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由落体的小球拍摄的频闪照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时下落的高度)，则：(1)月球表面重力加速度为________m/s 2.(保留2位有效数字)(2)月球表面没有空气，因此做能量守恒实验具有更好的条件.假设月球表面重力加速度为上述计算值，小球的质量为m ，则小球从O 点由静止开始下落到E 处增加的动能的表达式为____________(距离用OA 、AB 、BC 等字母表示，频闪时间间隔为T ).从O 点开始下落到E 点的过程中减少的势能表达式为________________(月球表面重力加速度用g 月表示)，由照片上的数据可以计算并判断出小球下落过程中机械能________(填“守恒”或“不守恒”).【答案】(1)1.6 (2)ΔE k ＝18m DF 2T 2 ΔE p ＝mg 月OE 守恒4.(2023年广州一中模拟)某同学要验证机械能守恒定律，设计了如下实验.如图甲所示，把带孔的重金属球套在“L ”形轻杆的直角弯头上，把球拉到一定高度后，由静止释放，在重力作用下，重球和轻杆一起绕转轴O 自由下摆.(1)如图乙所示，在轻杆转动轴的正下方装有一个横挡杆，把重球拉高当球的重心到达A 点时由静止释放，当“L ”形轻杆运动到竖直位置时，被横挡杆挡住，重球便离开“L ”形轻杆沿水平方向抛出.用游标卡尺测量重球的直径如图丙所示，则重球的直径d ＝______mm.(2)该同学测得的物理量有A 点距离地面的高度H ，球的重心最低点B 距离地面的高度h ，重球落地点到B 点的水平距离x ，重力加速度为g .设重球在B 点的速度为v ，由于重球不能看作质点，根据平抛运动规律，v 可以表示为__________(用h 、g 、d 、x 表示).若满足关系式x ＝________(用H 、h 、d 表示)即可验证机械能守恒.【答案】14.15 √g 2h -dx ＝√2(H -h )(2h -d ) 【解析】(1)由题图丙可知，主尺刻度为14 mm ，游标尺第3格与主尺刻线对齐，且该游标卡尺为20分度，精度为0.05 mm ，游标卡尺不估读，所以其读数为14.15 mm .(2)重球在落到水平地面后，重球的尺寸不能忽略，根据平抛运动的规律，竖直方向有h -d 2＝12gt 2，水平方向有x ＝vt ，联立解得v ＝x √g2h -d .若想验证机械能守恒，需满足关系式mgH -mghmv2，将v代入整理得x＝√2(H-h)(2h-d).＝12。
实验六旋光性溶液浓度的测定
实验六 旋光性溶液浓度的测定【实验目的】1．观察光的偏振现象，加深对光的偏振性认识，验证马吕斯定律。
2．了解旋光仪的结构原理，学习测定旋光性溶液的旋光率和浓度的方法.。
【实验原理】1、偏振光的基本概念光波是一种特定频率范围内的电磁波.由于引起视觉和光化学反应的是电场强度E ，所以E 矢量又称为光矢量，我们把E 的振动称为光振动，E 与光波传播方向之间组成的平面叫振动面.在垂直于光传播方向的平面内，如果光矢量E 只沿一个固定方向振动，这种光称为线偏振光，简称偏振光[见图1(a )].普通光源发射的光是由大量原子或分子辐射而产生，单个原子或分子辐射的光是偏振的，但由于热运动和辐射的随机性，大量原子或分子所发射的光的光矢量出现在各个方向的概率是相同的，没有哪个方向的光振动占优势，这种光源发射的光不显现偏振的性质，称为自然光[见图1(b )].还有一种光线，光矢量在某个特定方向上出现的概率比较大，也就是光振动在某一方向上较强，这样的光称为部分偏振光[见图1(c )].二、偏振光的获得和检测将自然光变成偏振光的过程称为起偏，起偏的装置称为起偏器.常用的起偏器有人工制造的偏振片、晶体起偏器和利用反射或多次透射(光的入射角为布儒斯特角)而获得偏振光.自然光通过偏振片后，所形成偏振光的光矢量方向与偏振片的偏振化方向(或称透光轴)一致.在偏振片上用符号“ ”表示其偏振化方向.鉴别光的偏振状态的过程称为检偏，检偏的装置称为检偏器.实际上起偏器也就是检偏器，两者是一样的.自然光通过作为起偏器的偏振片以后，变成光强为0E 的偏振光，偏振光通过作为检偏器的偏振片后，其光强E 可根据马吕斯定律确定：20cos E E θ= （1） 式中θ为起偏器和检偏器偏振化方向之间的夹角。
显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时，光强将发生周期性变化.当0θ= 时，光强最大；当90θ=时，光强为极小值(消光状态)，接近全暗；当090θ<< 时，光强介于最大值和最小值之间.但同样对自然光转动检偏器时，就不会发生上述现象，光强不变.对部分偏振光转动检偏器时，光强有变化但没有消光状态.因此根据光强的变化，就可以区分偏振光、自然光和部分偏振光.三、旋光现象线偏振光通过某些物质的溶液后，偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象，旋转的角度称为该物质的旋光度。
高考物理一轮复习文档：第五章实验六 验证机械能守恒定律解析含答案
实验六 验证机械能守恒定律板块一 主干梳理·夯实基础实验原理与操作◆ 实验目的 验证机械能守恒定律。
◆ 实验原理1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变。
若物体某时刻瞬时速度为v ，下落高度为h ，则重力势能的减少量为mgh ，动能的增加量为12mv 2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。
2．速度的测量：做匀变速直线运动的纸带上某段位移中间时刻的瞬时速度等于这段位移之间的平均速度。
计算打第n 个点速度的方法：测出与第n 个点相邻前后点间的距离x n 和x n ＋1，由公式v n ＝x n ＋x n ＋12T 或v n ＝h n ＋1－h n －12T算出，如图所示。
◆ 实验器材铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)。
◆ 实验步骤1．安装置：如图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。
先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3～5次实验。
3．选纸带：分两种情况说明(1)用12mv 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带。
若第1、2两点间的距离大于2 mm ，这是由于先释放纸带后接通电源造成的。
这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选。
(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否大于2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用。
数据处理与误差分析◆ 数据处理 1．测量计算在起始点标上0，在以后各计数点依次标上1、2、3…，用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3…。
实验六 双棱镜干涉测波长
实验六用双棱镜测定光波长光的干涉是普遍的光学现象之一，是光的波动性的重要实验依据．两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的光在空间相交区域光强将会发生相互加强或减弱现象，即光的干涉现象．光的波长虽然很短(4×10-7～8×10-7m之间)，但干涉条纹的间距和条纹数却很容易用光学仪器测得．根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式，可以推出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等，因此干涉现象在测量技术、平面角检测技术、材料应力及形变研究和照相技术等领域有着广泛地应用．·实验目的1.掌握利用双棱镜获得双束光干涉的方法，观察干涉图样的特点，加深对干涉的理解；2.学习用双棱镜测定钠光的波长；3.进一步熟悉测微目镜的使用与测量方法；4.熟悉干涉装置的光路调节技术，深刻理解多元件等高共轴调节的重要性，掌握有关调节方法．·实验仪器双棱镜、可调狭缝、辅助（凸）透镜、测微目镜、光具座、白屏、钠光灯等．双棱镜是一个分割波前的分束器，形状如图6-1示，其端面与棱脊垂直，楔角很小（一般为37'或40'），从外表看，就像一块平行的玻璃板．折射面折射棱角图6-1 双棱镜示意图·实验原理狭缝光源S发射的光束，经双棱镜折射后变为两束相干光，在它们的重叠区内，将产生干涉，形成明暗相间的干涉条纹，这两束相干光可认为是由实际光源S的两个虚像S1、S2发出的，称S1、S2为虚光源．如图6-2所示．S S1 S2O Ex2a图6-2 双棱镜产生的相干光束示意图干涉条纹以O点为对称点上下展开．用不同的单色光源作实验时，各亮条纹的距离也不同，波长越短的单色光，条纹越密；波长越长的单色光，条纹越疏．如果用白色光作实验，则只有中央亮条纹是白色的，其余条纹在中央白条纹两边，形成由紫到红的彩色条纹．利用干涉条纹可测出单色光的波长．单色光的波长λ由下式决定：xDd∆=λ（6-1）式中d为两虚光源S1、S2间的距离、x∆为干涉条纹间距、D为虚光源到观察屏的距离．由（6-1）式可知，测得相邻条纹间距x∆、狭缝（光源）到测微目镜分化板的距离D及两虚光源之间的距离d，便可求出入射光的波长λ．·实验内容与步骤一、调整光路按图6-3布置光路，由光源发出的光通过狭缝变为缝光源，再经双棱镜折射，就可获得两个相干光源，因而能在测微目镜里看到干涉条纹．图6-3 双棱镜干涉装置图1．光学元件同轴等高的调节点亮光源，先将狭缝稍放大点，光具座上只放光源、狭缝、透镜，观察屏放在测微目镜位置．调狭缝中心与透镜的主光轴共轴，并使主光轴平行于导轨（共轴等高调节方法见薄透镜焦距的测定）．再放入双棱镜，并调节左右高低，使屏上出现两个强度相同、等高并列的虚光源的像．最后用测微目镜代替观察屏，调节测微目镜，使两个虚光源的像位于测微目镜中心．2．调节狭缝与双棱镜的棱脊平行调节狭缝架上的方向旋钮，观察者在双棱镜的另一侧，逆着光路透过双棱镜观察，直到同时看到两个虚光源为止． 二、调出清晰的干涉条纹取下透镜，缩小狭缝，并用目镜观察是否有干涉条纹出现．若没有，调节狭缝架上的方向旋钮，使能清楚地看出干涉条纹为止，再适当调节缝宽，使干涉条纹较清晰．三、测干涉条纹宽度∆x调节狭缝、双棱镜及测微目镜的相对位置，使目镜视野中至少能够看清15条以上的干涉条纹（条纹宽度不能过窄）．将双棱镜和测微目镜锁紧，（在后期的整个测量过程中，都不能移动双棱镜的位置）将目镜叉丝对准所选定的某条暗纹的一侧，从镜里的标尺及旋钮上记下读数x 1，再转动旋钮，使叉丝经10条暗纹的同侧，记下读数x 2，由（6-2）式即可求得x ∆，如图6-4．测3-5组，取平均．10||21x x x -=∆ （6-2）x∆图6-4 干涉条纹的宽度四、测虚光源到观察屏的距离D双棱镜的楔角小于1°，可近似认为虚光源与狭缝在同一平面，测量过程中，我们是用测微目镜进行观察的，因此D 实际上应该为狭缝到测微目镜分划板的距离．由于狭缝所在平面与光具座滑座的中心不重合，并且测微目镜分划板平面也不与光具座滑座的中心重合，因此必须进行修正．如图6-5所示,e s Y Y D s e ∆+∆+-= （6-3）式中s Y 为狭缝滑座中心的位置；e Y 为测微目镜滑座中心的位置；s ∆为狭缝到滑座中心的距离，00.42≈∆s mm ；e ∆为测微目镜分划板到滑座中心的距离，15.37≈∆e mm ．图6-5 狭缝到观察屏的修正距离五、测两虚光源之间的距离d将测微目镜取下，插入光屏，移动光屏使狭缝到光屏的距离大于辅助透镜焦距的4倍，固定光屏．将凸透镜置于双棱镜与光屏之间，移动透镜，在光屏上可有两次呈像，此时可利用二次呈像法测虚光源的距离．测量之前要利用小像追大像法再次调共轴（调节过程见薄透镜焦距测定）．而若光具座较短或透镜焦距过小，此时虚光源经透镜只能呈一次像，此时只能用物距像距法测虚两光源的距离（两虚光源的像，应为两条亮度相同的平行线）．YeYs Ye-YsΔS ΔeD1．二次呈像法两虚光源之间的距离d 需借助透镜将两条虚光源成像在测微目镜叉丝板上进行测量．当虚光源平面与测微目镜的叉丝板相距大于4倍透镜焦距值时，透镜在物、像平面之间有两个共轭成像点，透镜在这两点分别将虚光源放大或缩小成像在测微目镜的叉丝板上，用测微目镜分别测量在这两次成像时像面上的两条亮线的距离（两虚光源像的距离），两虚光源之间的距离为：21d d d =（6-4）式中为1d 为虚光源两放大像之间的距离；2d 为虚光源两缩小像之间的距离．放大像与缩小像各测5组，求其平均值．2．物距像距法在双棱镜与目镜间加上凸透镜，调节透镜高度，并前后移动透镜，在目镜中看到二虚光源S 1、S 2的像S 1'、S 2'．将目镜叉丝先后对准S 1'和S 2'，测出其间之距离为d '（如图6-6所示）．然后根据透镜成像公式（5），即可求得二虚光源的距离d ．'d B A d =（6-5）2a S 1S 22a'S 1'S 2'AB图6-6 测虚光源成像光路图式中A 为物距（狭缝到透镜距离），B 为像距（透镜到测微目镜分划板距离）．A 和B 可从光具座上测出，注意修正狭缝和测微目镜的附加距离．·实验数据测量1.干涉条纹间距测量数据记录表 单组测量条纹间距数n =条纹序号 1 2 3 4 5 条纹位置X i (mm )条纹序号1+n2+n3+n4+n5+nd d '条纹位置X i +n (mm )X i +n - X i (mm ) 条纹间距Δx i (mm )2.狭缝平面与测微目镜叉丝面之间的距离D 测量数据表狭缝座位置 Y s (mm) 目镜座位置 Y e (mm) 狭缝面相对座中心 偏移Δs (mm) 叉丝面相对座中心 偏移Δe (mm) D =|Y e -Y s |+Δs +Δe (mm)3.两次成像法测两虚光源的间距d 数据记录表测量对象 放大像间距d 1测量 缩小像间距d 2测量 第i 次 1 2341234左像位置x li (mm)右像位置x ri (mm)d 1i / d 2i (mm)=1d mm =2d mm==21d d d mm·实验注意事项1.严格进行共轴调节，该实验对共轴性要求非常严格，调节时可用白屏在外观察双缝所产生之光束是否亮波均匀，狭缝宽度必须适当；2.测微目镜读数时，读数鼓轮必须顺一个方向旋转，动作要平稳、缓慢，以免产生回程误差；3.测虚光源到测微目镜之距离时要注意修正；4.注意直接测量量与间接测量量单位的统一．·历史渊源与应用前景自1801年起，托马斯·杨在英国皇家学会连续宣读了数篇基于光的波动说分析干涉现象的论文，他所进行的著名的分波前双孔（缝）干涉实验以后被称为杨氏实验．杨氏实验在物理学史上有着重要的地位，将波动的空间周期性转化成干涉条纹的间距，通过对干涉条纹特性的分析得出了许多具有重要理论及实际意义的结论，从而大大丰富和深化了人们对干涉原理及光场相干性的认识．托马斯·杨让一束狭窄的日光通过不透明屏上的两个靠得很近的小缝后，再投到另一个屏上，此时屏上会出现彩色干涉条纹．历史上第一次用该方法获得了彩色干涉图样．菲涅尔双棱镜干涉实验就是在杨氏实验的基础上改进而来的，增加了相干波面的有效照明面积，从而增强了入射光强，使干涉现象明显，易于测量．该实验曾在历史上为确立光的波动学说起到了重要作用，它提供了一种直观、简捷、准确的测量光波长的方法．·与中学物理的衔接中学物理课标对双缝干涉及相关内容的要求是：1.通过实验认识光的干涉现象以及在生活、生产中的应用；2.用激光笔进行光的干涉实验；3.此实验是高考选考实验之一．·自主学习本实验的构思亮点：菲涅尔双棱镜干涉实验是分波面干涉实验的基本原型，非常巧妙地利用了光的空间相干性从自然光中获得了相干光源，不足之处是两束相干光路基本不能分开，难以实现广泛意义上的光学测量。
物理高考复习实验六 探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系
实验六探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系1.实验仪器向心力演示器2.实验思路采用控制变量法(1)在小球的质量和角速度不变的条件下，改变小球做圆周运动的半径。
(2)在小球的质量和圆周运动的半径不变的条件下，改变小球的角速度。
(3)换用不同质量的小球，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
3.数据处理：分别作出F n－ω2、F n－r、F n－m的图像。
4.实验结论(1)在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。
(2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。
(3)在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
命题点一定性探究影响向心力大小的因素【例1】(2020·山东邹城市一中月考)如图1所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。
同学们用细绳系一个小沙袋在空气中甩动，使小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
图1(1)下列说法中正确的是________。
A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大图2(2)如图2，绳上离小沙袋重心40 cm处打一个绳结A, 80 cm处打一个绳结B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：操作一：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结B，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动2周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结A，再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动________有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与________有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与________有关。
高三物理人教版第一轮复习第五章实验五实验六
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3.实验器材：本实验需要的器材有：打点计时器(含 纸带、学生电源、复写纸、连接导线)、同种橡皮条(10 根)、小车、长木板、钉子、刻度尺.
4.实验步骤： (1)按图连接好器材.橡皮筋的一端套在小车上，另 一端套在钉子上，第一次用两根橡皮筋.将长木板倾斜 一个角度，使重力沿斜面向下的分力平衡小车受到的
4.实验器材：铁架台，重锤，打点计时器，低压 交流电源，开关，刻度尺，复写纸，纸带，导线.
5.实验步骤： (1)按装置图安装好器材，注意打点计时器板面竖 直，保证两个限位孔中心在同一竖直线上，并用导线
将计时器接到低压交流电源上. (2)将长约 1 米的纸带一端用小夹子固定在重物上
后，另一端(上端)穿过打点计时器限位孔，用手提着 纸带，使重物静止并靠近计时器的下方.
5.实验结论：Wi∝v2i . 6.实验中应注意事项 (1)平衡摩擦力：实验中的小车不可避免地要受到 摩擦力的作用，为了保证橡皮筋对物体的功就是合外
力的功，必须设法排除摩擦力的影响.可采用将木板一 端垫高的方法来实现.将木板一端垫高，让自由小车(不 系橡皮筋时)能在木板上匀速运动，使重力沿斜面方向 的分力与摩擦力相平衡，就消除了摩擦力的影响.
2mm. 4．不会用匀变速运动规律求解某一时刻 的瞬时速度． 5．单位及有效数字的确定出错．
练习、如图甲所示，用包有白纸的质量为 1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物．蘸有颜 料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使 之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的 线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆 柱棒面上的纸上画出记号，如图乙所 示．设毛笔接触棒时不影响棒的运动，测 得 记 号 之 间 的 距 离 依 次 为 26.0mm 、 42.0mm 、 58.0mm 、 74.0mm 、 90.0mm 、 106.0mm. 已 知 电 动 机 铭 牌 上 标 有 “ 1440r/min” 字 样 ， 由 此 验 证 机 械 能 守 恒．根据以上内容，回答下列问题：
人教版高三物理教材第5章 第6节 实验五探究动能定理
实验五探究动能定理一、实验目的1．通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系．2．通过实验数据分析，总结出外力做功与物体速度平方的正比关系．二、实验原理1．改变功的大小：采用如图所示的实验装置，用1条、2条、3条、…规格同样的橡皮筋将小车拉到同一位置由静止释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W、…2．确定速度的大小：小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出．3．寻找功与速度变化的关系：以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出W-v或W-v2图象．分析图象，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系．三、实验器材小车(前面带小钩)、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(若使用电火花计时器则不用学生电源)、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺．四、实验步骤1．按原理图将仪器安装好．2．平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，轻推小车，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止．3．先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W，将这一组数据记入表格．4．用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为2W，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格．5．用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格．五、数据处理1．求小车速度实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、C两点间的距离x，则v＝x2T(其中T为打点周期)．2．计算W、2W、3W、…时对应v、v2的数值，填入下面表格.3.在坐标纸上分别作出W-v和W-v2图线，从中找出功与速度变化的关系．六、误差分析1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差．3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．七、注意事项1．平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角．2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，即选小车做匀速运动的部分．3．橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．考点一实验原理与实验操作[典例1]某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．(1)(多选)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是________．A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B．实验操作时要先放小车，后接通电源C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有________________________________________________.(3)如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来________．解析(1)实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是细线的拉力，故A正确；实验操作时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故B错误；在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近测量误差越大，故C错；在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得砂和砂桶的总重力近似等于细线对小车的拉力，故D正确．(2)本题的实验原理是验证砂桶和砂重力做的功等于小车动能的增加量，所以要测砂和砂桶的总质量、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺．(3)在A点的速度为v1＝x14T，在B点：v2＝x24T所以动能变化量ΔE k＝12M v22－12M v21＝M(x22－x21)32T2而砂和砂桶的总重力做的功为：W G＝mgx要探究动能定理的表达式为：mgx＝M(x22－x21)32T2答案(1)AD(2)刻度尺、天平(3)mgx＝M(x22－x21)32T2考点二数据处理与误差分析[典例2]某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验，他的操作步骤：(1)按图连接实验装置，其中小车质量M＝0.20 kg，钩码总质量m＝0.05 kg.(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50 Hz)，打出一条纸带．(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d 3＝0.167 m ，d 4＝0.256 m ，d 5＝0.360 m ，d 6＝0.480 m …，他把钩码重力(当地重力加速度g ＝10 m/s 2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功W ＝________J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式E k ＝________(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得E k ＝0.125 J.(4)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________．A ．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B ．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C ．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D ．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 解析 (3)若用钩码的重力作为小车受的合力，则F 合＝mg ＝0.5 N ，从0点到打第5点时水平位移s ＝d 5＝0.360 m ，所以W ＝F 合s ＝0.5×0.360 J ＝0.180 J.打第5点时小车动能E k ＝12M v 25，v 5＝d 6－d 42Δt ，式中Δt 为5个时间间隔，即Δt＝5f ，故E k ＝Mf 2200(d 6－d 4)2.(4)从该同学的实验操作情况来看，造成很大误差的主要原因是把钩码的重力当成了小车的合力，实验前没有平衡摩擦力，故选项A 、B 正确．释放小车和接通电源的次序有误时，对拉力做的功测量有影响，而对动能增量的测量无影响；D 选项中提到的问题不会对实验结果造成重大影响，故不选C 、D.答案 (3)0.180 Mf 2200(d 6－d 4)2 (4)AB考点三 实验改进 拓展创新1．创新点分析本实验在高考中创新点较少，以动能定理为理论依据，进行实验的创新．通过改变实验原理、实验条件、实验仪器，不拘泥教材，体现拓展性、开放性、探究性等特点．2．命题视角视角1实验器材的改进，使用拉力传感器和速度传感器本实验中虽然不需计算出橡皮筋每次做功的具体数值，但需计算出每次小车获得的速度，由于距离的测量存在一定误差，使得速度的大小不准确，在此可以安装速度传感器进行实验．视角2本实验也可用钩码牵引小车完成，将牛顿第二定律的实验嫁接过来，在钩码质量远小于小车质量时，测出钩码的重力和小车的位移进而可以探究动能定理．当然在小车上安装拉力传感器测出拉力的大小，则更为精确．[典例3]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些？________________________________________________.(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：___________.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析(1)实验要处理纸带测速度，需要刻度尺，要分析动能的变化，必须要测出小车的质量，因此还需要天平．(2)实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改变了摩擦力，就不能使细绳拉力等于小车所受的合力，D正确．(3)在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的质量，即可在小车上加适量的砝码(或钩码)．(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用来增大小车动能，一部分用来克服阻力做功；也可能是钩码做加速运动，因此细绳的拉力小于钩码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即大于小车动能的增量，C、D正确．答案(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)CD1. (2017·安徽马鞍山模拟)某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证．方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车(带遮光条)和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放．(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝________ cm.(2)如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是________时才能符合实验要求．A．s -t B．s -t2C．s -t－1D．s -t－2(3)下列实验操作中必要的是________．A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B．必须满足重物的质量远小于小车的质量C．必须保证小车由静止状态开始释放解析：(1)由游标卡尺读数规则可知，示数为：10 mm＋0.05×15 mm＝1.075 cm.(2)由题意可知，该同学是通过成倍改变位移来改变做功的，设小车所受的合力为F，对小车，有Fs＝12m⎝⎛⎭⎪⎫dt2，即有s∝1t2，则D正确．(3)由(2)可知，公式中的F是指小车所受到的合力，而且在整个实验过程中保持不变，所以在该实验中不需要平衡摩擦力；同理可知，重物与小车质量的大小关系也不会对实验结果产生影响；若小车释放速度不为零，则会对实验结果产生影响，选项C正确．答案：(1)1.075(2)D(3)C2．某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．实验步骤：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如表所示：C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F -G图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)．(3)滑块最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．解析：(1)根据表中数据描点作出图象如图所示．(2)根据F＝μG可知，图象的斜率表示滑块和木板间的动摩擦因数，由图可知动摩擦因数为0.40.(3)根据滑块在木板上滑动的总距离为s，由于重物P离地面的高度为h，所以加速过程的距离也为h，在此后的过程中滑块在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动，直到静止．根据运动学公式v2－v20＝2ax可得，v2－0＝2μg(s－h)，解得v ＝2μg(s－h).答案：(1)见解析图(2)0.40(0.38～0.42均正确)(3)2μg(s－h)高效演练跟踪检测1．关于“探究动能定理”的实验中，下列叙述正确的是()A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：选 D.实验中没有必要测出橡皮筋做功的具体数值，只要测出后来各次橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可，A错误；为了使以后各次实验中橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，必须使每次实验中橡皮筋拉伸的长度保持一致，B错误；为了减小误差，实验中应使长木板倾斜以平衡摩擦力，C错误；实验中应先接通电源，然后再释放小车，D正确．2. (多选)用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是()A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度解析：选ABC.当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A正确；由实验原理可知，每次实验橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样，B正确，实验是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的，C正确；橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度，D错误．3. 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)．(2)图(b)中M 和L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________ m/s.比较两纸带可知，________(填“M ”或“L ”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．解析： (2)脱离弹簧后物块应该做匀速直线运动，则v ＝2.58＋2.572×0.02×10－2 m/s ＝1.29 m/s.由能量守恒定律可知，物块脱离弹簧时动能越大，则弹簧被压缩时的弹性势能越大，故E p M >E p L .答案： (1)④①③② (2)1.29 M4．用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O 点；在O 点右侧的B 、C 位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B 、C 两点间距离s ，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A ，由静止释放，计时器显示遮光片从B 到C 所用的时间t ，用米尺测量A 、O 之间的距离x .(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A ．弹簧原长B ．当地重力加速度C ．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A 、O 之间的距离x ，计时器显示时间t 将________．A ．增大B ．减小C ．不变解析： (1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，与BC 间的速度相同，故v ＝s t .(2)弹簧的弹性势能全部转化成了滑块的动能，所以还需要测量滑块(含遮光片)的质量，故C 对．(3)增大A 、O 之间的距离x ，滑块获得的动能增大，速度增大，故计时器显示的时间t 将减小，B 对．答案： (1)v ＝s t (2)C (3)B5．某同学利用如图所示的装置“探究功与速度变化的关系”：在木块的左端固定一挡板，挡板上栓一轻质弹簧，弹簧的右端固定一小物块，物块的上方有一很窄的遮光片，当弹簧的长度为原长时，物块恰处于O 点，O 点的正上方有一光电门，光电门上连接计时器(图中未画出)．已知弹性势能的表达式为E p ＝12k (Δx )2.(1)实验开始时，________平衡摩擦力；________测量遮光片的宽度．(均填“需要”或“不需要”)(2)所有实验条件具备后，将小物块向左压缩Δx 后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光片通过光电门的时间t 1.(3)将小物块向左压缩2Δx 、3Δx 、4Δx 、…后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，分别记下遮光片通过光电门的时间t 2、t 3、t 4、….(4)将几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W 1、W 2、W 3、…，则W 1∶W 2∶W 3＝________，若以W 为纵坐标、1t 2为横坐标作图，则得到的图象是________(填“一条直线”或“一条曲线”)．解析：(1)由于该实验要求弹簧弹力做功，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力．光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度v ，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光片通过光电门的时间t ，小物块的速度v ＝d t ，根据功能关系可以求出需要验证的关系式可知：W ＝12m v 2＝d 22t 2m ，若以W 为纵坐标、1t 2为横坐标作图，则得到的图象是一条倾斜直线，即可得到合力功与速度变化的关系，所以不需要测量遮光片的宽度．(4)已知弹性势能的表达式为E p ＝12k (Δx )2.所以几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W 1、W 2、W 3、…，则W 1∶W 2∶W 3＝1∶4∶9，若以W 为纵坐标、1t 2为横坐标作图，则得到的图象是一条直线．答案：(1)需要 不需要 (4)1∶4∶9 一条直线6．某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理．(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s ＝________cm ；(2)测量挡光条的宽度d ，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt 1和Δt 2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F ，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)该实验________满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量．(填“需要”或“不需要”)解析：(1)由图可知，s＝70.30 cm－20.30 cm＝50.00 cm.(2)要应用滑块验证动能定理，应有关系式：Fs＝12M⎝⎛⎭⎪⎫dΔt22－12M⎝⎛⎭⎪⎫dΔt12故还应测量滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M.(3)因拉力传感器直接测出滑块所受的合外力，并不是用砝码和砝码盘的总重力代替合外力做实验，故没有必要满足砝码和砝码盘的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量．答案：(1)50.00(2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M(3)不需要7．某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究有关做功的问题．(1)如图甲所示，在保持M>7m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，在控制小车质量不变的情况下进行实验．在实验中，该同学先接通打点计时器的电源，再放开纸带，已知交流电的频率为50 Hz.图乙是在m ＝100 g、M＝1 kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中3个相邻的计数点，相邻的计数点之间有4个点没有标出，有关数据如图乙所示，则打B点时小车的动能E k＝________J，从开始运动到打B点时，绳的拉力对小车做的功W＝________J．(保留2位有效数字，g取9.8 m/s2)(2)在第(1)问中，绳的拉力对小车做的功W大于小车获得的动能E k，请你举出导致这一结果的主要原因：________________.(写出一种即可) 解析：(1)小车拖动纸带做匀加速直线运动，B为AC的中间时刻，由匀变速直线运动的规律可得v B ＝v AC ＝x AC 2T ，其中x AC ＝OC －OA ＝19.95 cm ，T ＝5×0.02s ＝0.1 s ，代入可求得v B ＝0.9975 m/s ，所以在B 点小车的动能E k ＝12M v 2B ≈0.50J ．绳的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，所以绳的拉力对小车做的功W ＝mgx OB ≈0.51 J.(2)若摩擦力没有完全抵消，小车所受合外力的功还应包含摩擦力做的负功，故拉力的功大于动能的增量；若砂与砂桶的重力不满足“远小于小车的重力”的条件，则砂和砂桶的重力大于绳的拉力，若把砂和砂桶的重力近似为拉力，导致拉力做的功大于动能增量．答案：(1)0.50 0.51 (2)摩擦力没有完全抵消；砂与砂桶的重力大于绳的拉力(写出一种即可)。
2021年高考物理一轮复习 第五章 第6课 实验 验证机械能守恒定律练习
2021年高考物理一轮复习第五章第6课实验验证机械能守恒定律练习一、实验目的验证机械能守恒定律．二、实验原理1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变．若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为12mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．2．速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点之间的平均速度v1＝v－2t.计算打第n个点速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离sn 和sn＋1，由公式vn ＝sn＋sn＋12T或vn＝hn＋1－hn－12T算出，如图所示．三、实验器材铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)．四、实验步骤1．安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3～5次实验．3．选纸带：分两种情况说明(1)用12mv 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带．若第1、2两点间的距离大于2 mm ，这是由于先释放纸带后接通电源造成的．这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选．(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否大于2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用．五、数据处理1．测量计算．在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…，用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3….利用公式v n ＝h n ＋1－h n －12T计算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v 1、v 2、v 3…. 2．验证守恒．法一：利用起始点和第n 点计算．代入gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的条件下，gh n ＝12v 2n ，则机械能守恒． 法二：任取两点计算．(1)任取两点A 、B 测出h AB ，算出gh AB .(2)算出12v 2B －12v 2A 的值． (3)在实验误差允许的条件下，如果gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则机械能守恒定律是正确的． 法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2h 图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒．六、注意事项1．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整到竖直方向，以减小摩擦阻力．2．重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差．3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．4．速度不能用v n ＝gt n 或v n ＝2gh n 计算，重物下落的高度h ，也只能用刻度尺直接测量，而不能用h n ＝12gt 2n 或h n ＝v 2n 2g计算得到． 七、误差分析1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔE k 稍小于重力势能的减少量ΔE P ，即ΔE k <ΔE p ，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力．2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完．或者采用多次测量取平均值来减小误差．利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h .某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的是(D)A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t通过v＝gt计算出瞬时速度vB．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度vC．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝v22g计算出高度hD．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v解析：在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看作g，只能把它当作未知的定值，所以正确方案只有D项．课时作业1．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上会使纸带通过时受到较大阻力，这样导致的实验结果是A．A．mgh>12mv2 B．mgh<12mv2C．mgh＝12mv2 D．以上均有可能解析：重物下落需克服阻力做功，因此机械能不守恒，重物减少的重力势能一部分转化为动能，另一部分用于克服摩擦力做功而转化为内能，故减小的重力势能大于增加的动能．选项A正确．2．关于利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验，以下说法正确的是D．A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B．实验时需称出重锤的质量C ．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm ，则无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D ．处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必选取计数点解析：纸带过短，长度测量的相对误差较大，选项A 错误；由12mv 2＝mgh 知，只需验证12v 2＝gh 即可，不必测量重锤质量，选项B 错误；对C 选项中的纸带，可选点迹清晰、距离合适的任两点M 、N ，通过计算ΔE k ＝12mv 2N －12mv 2M 与mgh MN 比较，实验误差不一定大，选项C 错误；自由落体运动加速度较大，除去1、2两点，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm ，用毫米刻度尺测量完全可以，不必选取计数点，选项D 正确．3．如图甲是某实验小组验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒的实验装置，图中的气垫导轨被水平地固定在实验台上．(1)实验中，用螺旋测微器测量遮光条的宽度d ，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度d ＝__________________________mm.(2)实验时将滑块从图示位置由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门所用的时间Δt ，钩码的质量m 已用天平测得，为了验证系统机械能守恒，在本次实验中还需要测量的物理量有____________________________________________________________ ____________________________(文字说明并用相应的字母表示)．(3)在实验误差允许的范围内，本实验验证机械能守恒的关系式是______________________(用测量的物理量符号表示)．解析：(1)d ＝3.5 mm ＋19.5×0.01 mm ＝3.695 mm.(2)验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒，计算减少的重力势能时需用到滑块由静止运动到光电门的位移x ，计算增加的动能时需用到滑块的质量M.(3)滑块经过光电门时的速度v ＝d Δt ，上述过程中滑块和钩码系统增加的动能ΔE k ＝12(M ＋m)v 2＝（M ＋m ）d 22（Δt ）2，减少的重力势能ΔE p ＝mgx.如果在实验误差允许的范围内ΔE p ＝ΔE k ，即mgx ＝（M ＋m ）d 22（Δt ）2，则验证了机械能守恒定律． 答案：(1)3.695 (2)滑块的质量M ，滑块由静止运动到光电门的位移x (3)mgx ＝（M ＋m ）d22（Δt ）2 4．利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，先把导轨调成水平，然后按如图所示的方式，用垫块把导轨一端垫高H ，质量为m 的滑块上安装宽度d ＝3.0 cm 的遮光板．使滑块由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G 1和G 2时的速度v 1和v 2，就可以算出它由G 1到G2这段过程中动能的增加量ΔE k＝12m(v22－v21)，再算出重力势能的减少量ΔE p＝mgh，比较ΔE k与ΔE p的大小，便可验证机械能是否守恒．图中H、L、s均已事先设定，滑块通过两个光电门所用时间分别为Δt1和Δt2.(1)滑块速度v1、v2的表达式分别为v1＝______、v2＝______，滑块通过G1、G2时的高度差h的表达式h＝______．(2)若测得图中L＝1.0 m，s＝0.50 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则动能增加量ΔE k＝________，重力势能减少量ΔE p＝________(以上两空保留三位有效数字)，由此得到的实验结论是_________________________.解析：(1)由于挡光板宽度d＝3.0 cm很小，而滑块通过光电门的时间极短，故可以认为滑块通过两光电门时的平均速度就等于通过G1和G2两位置的瞬时速度，即v1＝dΔt1，v2＝d Δt2；由导轨的倾角sinα＝HL＝hs，可得h＝ssin α＝HsL.(2)v1＝dΔt1＝3.0×10－2 m5.0×10－2 s＝0.60 m/s，v2＝dΔt2＝3.0×10－2 m2.0×10－2 s＝1.50 m/s，高度差h＝Hs L ＝0.20 m1.0 m×0.50 m＝0.10 m．动能增加量ΔE k＝12m(v22－v21)＝0.473 J，重力势能减少量ΔE p＝mgh＝0.490 J；实验结论为：在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒．答案：(1)dΔt1dΔt2HsL(2)0.473 J 0.490 J 在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒5．在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作得到如图所示的纸带，其中O是起始点，A、B、C是由频率为50 Hz的打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位：cm)．(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是____________(填“OA”“OB”或“OC”)段，应记作______cm.(2)甲同学用质量为1 kg的重锤在OB段的运动来验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作为B点处的瞬时速度，则OB段重锤重力势能的减少量为________，而动能的增加量为________(以上两空保留三位有效数字)．这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量______(填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量．(3)乙同学根据同一条纸带的同一组数据，也用重锤在OB 段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O 记为第1个点，图中的B 是打点计时器打下的第9个点．因此他用v B ＝gt 计算B 点的瞬时速度，得到动能的增加量，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量________(填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量，原因是____________________.(4)丙同学根据同一条纸带上测量出的数据，算出A 、B 之间的距离以及B 、C 之间的距离，利用公式a ＝Δs T2算出纸带下落时的重力加速度a ，并把这个加速度当作当地的重力加速度计算出重力势能的减少量；同时用AC 段的平均速度作为B 点的瞬时速度从而算出动能的增加量，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量______(填“大于”“小于”或“等于”)动能的增加量，原因是______________________________________．解析：(1)按照有效数字要估读一位的要求，OC 段的读数应为15.70 cm.(2)重锤重力势能的减少量ΔE p ＝mgh OB ＝1.22 J ，动能的增加量ΔE k ＝12mv 2B ＝1.20 J ，从计算结果可以看出重力势能的减少量大于动能的增加量，因为有一部分机械能转化为内能了．(3)由于重锤下落过程中受到阻力，打下B 点时重锤的速度小于根据v ＝gt 计算出来的速度，故系统误差总是使重力势能的减少量小于动能的增加量．(4)下落时的重力加速度a 是按实际运动计算的，v 也是按照实际的运动规律计算的，只要纸带做匀加速直线运动，mah ＝12mv 2总成立． 答案：(1)OC 15.70 (2)1.22 J 1.20 J 大于 (3)小于 略 (4)等于 略6．“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．(1)两种方案中，较理想的是____(填“甲”或“乙”)方案；(2)如图是实验中得到的一条纸带，图中所标的数据是相邻两个计数点间的距离，已知每相邻两个计数点之间的时间间隔T ＝0.1 s ，则B 点对应物体的速度v B ＝______m/s ，D 点对应物体的速度v D ＝______m/s ；(3)经分析该纸带是采用____(填“甲”或“乙”)实验方案得到的．解析：(1)物体只受重力作用或阻力可忽略不计时，物体的机械能守恒，乙图方案中物体受到的阻力比较大，所以方案甲比较理想．(2)v B＝x AC2T＝（7.10＋11.90）×10－22×0.1m/s＝0.95 m/s，v D＝x CE2T＝（16.70＋21.50）×10－22×0.1m/s＝1.91 m/s.(3)根据纸带求出物体的加速度a＝v D－v B2T＝4.8 m/s2，该加速度远小于重力加速度，显然是由乙方案得到的．答案：(1)甲(2)0.95 1.91 (3)乙27956 6D34 洴29826 7482 璂>21789 551D 唝32783 800F 耏7 K31166 79BE 禾L36886 9016 逖^S。
物理浙江高考选考一轮复习讲义：必修2 第五章 实验6 验证机械能守恒定律含解析
实验6 验证机械能守恒定律[考纲解读] (1)会根据纸带测定下落的距离，掌握测量瞬时速度的方法。
(2)能根据实验数据得出实验结论。
(3)能对实验误差的产生原因作定性分析。
误差分析1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值。
2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k ＝12m v 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。
注意事项1.打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力。
2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。
3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落。
4.测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝h n ＋1－h n －12T，不能用v n ＝2gh n 或v n ＝gt 来计算。
热点一 教材原型实验【例1】 用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。
实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V 的交流电和直流电两种。
重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对图中纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。
图1(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上C.用天平测出重锤的质量D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带E.测量纸带上某些点间的距离F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________。
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a 的数值。
根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A 、B 、C 、D 、E ，测出各点之间的距离如图2所示，使用电源的频率为f ，则计算重锤下落的加速度的表达式a ＝________。
高考物理真题分项汇编——实验六：描绘小灯泡的伏安特性曲线
高考物理真题分项汇编——实验六：描绘小灯泡的伏安特性曲线1．（2023·全国·统考高考真题）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6kΩ，电流表内阻约为1.5Ω．实验中有图（a）和（b）两个电路图供选【答案】 a2．（2017·全国·高考真题）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表V（量程3V，内阻3kΩ）；电流表A（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻0R（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图_________。
（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______（选填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率______（选填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）用另一电源0E（电动势4V，内阻1.00Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。
闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为______W。
（结果均保留两位小数）【答案】增大增大0.39/0.38/0.40【解析】（1）[1]小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需将电压表与0R串联后接入电路，由于小灯泡的电阻比较小，电流表采用外接法，电路图如图所示（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不（1）根据图1，完成图2中的实物连线______；（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）；A．电流表短路B．滑动变阻器的滑片接触不良C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端图像，其中一部分如（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I U图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为______Ω（保留三位有效数字）。
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实验六 验证机械能守恒定律考纲解读 1.掌握验证机械能守恒定律的方法.2.会用图象法处理实验数据以达到验证目的．基本实验要求1．实验目的验证机械能守恒定律．2．实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．3．实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(附铁夹)、导线两根．4．实验步骤(1)根据实验原理图安装仪器．(2)将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔．(3)用手提着纸带，让重物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点．(4)从几条打下点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量，ΔE k ＝12m v 2n，ΔE p ＝mgd n ，v n ＝d n ＋1－d n －12T(5)计算对比ΔE p 与ΔE k .5．实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒． 规律方法总结1．误差分析 (1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值．(2)系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k ＝12m v 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．注意事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力．(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落．(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝d n ＋1－d n －12T，不能用v n ＝2gd n 或v n ＝gt 来计算．3．验证方案方案一：利用起点和第n 点：验证gh n ＝12v 2n. 方案二：任取较远两点A 、B ：验证gh AB ＝12v 2B －12v 2A.考点一 对实验原理和实验步骤的考查例1 利用图1实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题．(1)实验操作步骤如下，请将步骤B 补充完整：A ．按实验要求安装好实验装置；B ．使重物靠近打点计时器，接着先________，后________，打点计时器在纸带上打下一系列的点；C ．图2为一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一点． 图1分别测出若干连续点A 、B 、C ……与O 点之间的距离h 1、h 2、h 3…….图2 (2)已知打点计时器的打点周期为T ，重物质量为m ，重力加速度为g ，结合实验中所测得的h 1、h 2、h 3，可得重物下落到B 点时的速度大小为______，纸带从O 点下落到B 点的过程中，重物增加的动能为______，减少的重力势能为______．(3)取打下O 点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h 时所对应的动能E k 和重力势能E p ，建立坐标系，横轴表示h ，纵轴表示E k 和E p ，根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k 1＝2.94 J/m ，请计算图线Ⅱ的斜率k 2＝________ J/m(保留3位有效数字)．重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________(用k 1和k 2表示)．图3(4)通过对k 1和k 2的比较分析，可得到的结论是(只要求写出一条)：__________________. 解析 (3)对图线Ⅰ：E p ＝－mgh ，即k 1＝mg ，对图线Ⅱ：E k ＝(mg －f )h ，即k 2＝mg －f ，所以f ＝k 1－k 2，f mg ＝k 1－k 2mg ＝k 1－k 2k 1. 答案 (1)接通电源 放开纸带 (2)h 3－h 12T m (h 3－h 1)28T 2mgh 2 (3)2.80(2.73～2.87均可) k 1－k 2k 1(k 1用mg 表示也可) (4)k 2小于k 1，动能的增量小于重力势能的减少量．(其他结论合理的也可)考点二 对实验数据处理的考查例2 用如图4所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图5给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知 图4m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则(结果均保留两位有效数字)图5 (1)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝______m/s ；(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔE k ＝________ J ，系统势能的减少量ΔE p ＝______J ；(取当地的重力加速度g ＝10 m/s 2)(3)若某同学作出12v 2－h 图象如图6所示，则当地的重力加速度g ＝________m/s 2.图6解析 (1)v 5＝(21.60＋26.40)×10－20.1×2m/s ＝2.4 m/s (2)ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 2－0＝0.58 J ΔE p ＝m 2gh －m 1gh ＝0.60 J(3)由(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 2知 v 22＝(m 2－m 1)gh m 1＋m 2即图象的斜率k ＝(m 2－m 1)g m 1＋m 2＝5.821.20 解得g ＝9.7 m/s 2答案 (1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.7考点三 对实验误差分析的考查例3 在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz ，当地重力加速度的值为9.80 m/s 2，测得所用重物的质量为1.00 kg.甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 cm 、0.19 cm 和 0.25 cm ，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误．(1)错误操作是________________________________________________________．(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A 、B 、C 到第一个点O 的距离如图7所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，那么(结果均保留两位有效数字)图7①纸带的________端与重物相连．②打点计时器打下计数点B时，重物的速度v B＝________.③在从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是ΔE p＝________，此过程中重物动能的增加量是ΔE k＝________.④通过计算，数值上ΔE p______ΔE k(填“>”“＝”或“<”)，这是因为______________．⑤实验的结论是____________________________________________________．解析丙同学的操作步骤中有错误，错误操作是先放开纸带后接通电源．根据题图可知，纸带的左端与重物相连；v B＝x OC－x OA2T＝0.98 m/s；ΔE p＝mgx OB＝0.49 J，ΔE k＝12m v2B＝0.48J；ΔE p>ΔE k，这是因为实验中存在着阻力；通过实验分析可知，在实验误差允许范围内，重物的机械能守恒．答案(1)先放开纸带后接通电源(2)①左②0.98 m/s③0.49 J0.48 J④>实验中存在着阻力⑤在实验误差允许范围内，重物的机械能守恒29．力学实验原理与方法的迁移应用力学实验题目各省市几乎每年都考．特点是实验目的明确，实验原理千差万别，实验数据处理方法各种各样，但不管怎样，这些题都是以教材上的分组实验为原型，实验器材的使用、常用实验方案模型也是固定不变的．在做题时，应注意以下几点：(1)找原型：把教材中的实验原型或者相关的物理理论知识在头脑中完整、准确地重现出来．(2)找差别：将实验中所给器材与实验原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求，再看一下“多给”了什么器材，注意“多给”的器材往往就是解决问题的关键．(3)析原理：要根据题意，认真分析题目所提供的该实验的原理是什么，思考出题人想通过怎样的方法、手段、步骤达到该实验的目的，并与实验原型相比较，找出达到实验目的的方法．(4)重方法：对于实验数据处理的方法基本是固定不变的，注意借鉴使用．例4如图8为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置，请结合以下实验步骤完成填空．图8 (1)将气垫导轨放在水平桌面上，并调节至水平．(2)用天平称出滑块和挡光条的总质量M ，再称出托盘和砝码的总质量m .用刻度尺测出两光电门中心之间的距离x ，用游标卡尺测出挡光条的宽度l ，如图9所示，l 的读数为 ____ cm.图9(3)将滑块移至光电门1左侧某处，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt 1和Δt 2.(4)滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1＝__________和E k2＝____________.在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔE p ＝____________.(已知重力加速度为g )比较________和________，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的．答案 (2)1.550 (4)12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫l Δt 12 12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫l Δt 22 mgx ΔE p ，E k2－E k1或者mgx ，12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫l Δt 22－12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫l Δt 1 21．关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是 ( )A ．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B ．实验时需称出重物的质量C ．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm ，则无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D ．处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法答案 D 解析 A 选项中，纸带过短，长度测量的相对误差较大，故A 错误；由12m v 2＝mgh 知，只需验证12v 2＝gh 即可，不必测重物质量，故B 错；对C 选项中的纸带，可选点迹清晰、距离合适的任意两点M 、N ，通过计算ΔE k ＝12m v 2N －12m v 2M与mgh MN 比较，实验误差不一定大，故C 错误；由于自由落体加速度较大，因此除去1、2两点距离可能很小，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm ，用毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点”法，故D 正确．2．下列有关实验的描述中，正确的是 ( )A ．在“验证力的平行四边形定则”实验中，选测力计时，水平对拉两测力计，示数应该相同B ．在“探究弹簧弹力和弹簧伸长关系”的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数C ．在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，放小车的长木板应该使其水平D ．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须由v ＝gt 求出打某点时纸带的速度 答案 AB3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50 Hz ，查得当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2，测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图10所示)，把第一个点记作O ，另选连续的四个点A 、B 、C 、D 作为测量的点，经测量知道A 、B 、C 、D 各点到O 点的距离分别为62.99 cm 、70.18 cm 、 77.76 cm 、85.73 cm.图10(1)根据以上数据，可知重物由O 点运动到C 点，重力势能的减少量等于______ J ，动能的增加量等于________ J ．(结果取三位有效数字)(2)根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度a ＝________ m/s 2，a ________g (填“大于”或“小于”)，原因是________________________________________________________________________. 答案 (1)7.62 7.57 (2)9.75 小于 重物受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力解析 (1)由题意知重物由O 点运动至C 点，下落的高度为h C ＝77.76 cm ＝0.777 6 m ，m ＝1.00 kg ，g ＝9.80 m/s 2，所以重力势能的减少量为ΔE p ＝mgh C ＝1.00×9.80×0.777 6 J ＝7.62 J.重物经过C 点时的速度v C ＝BD 2T ＝OD －OB 2T又因为T ＝0.02 s 、OD ＝85.73 cm ＝0.857 3 m 、OB ＝70.18 cm ＝0.701 8 m所以v C ＝0.857 3－0.701 82×0.02m/s ＝3.89 m/s 故重物动能的增加量ΔE k 为ΔE k ＝12m v 2C ＝12×1.00×3.892 J ＝7.57 J (2)根据CD －AB ＝2aT 2，CD ＝OD －OC ，AB ＝OB －OA ，代入数据得a ＝9.75 m/s 2<g . 实验中重物受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致a <g .4．光电计时器结构如图11甲所示，当有物体从M 、N 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，若知物体的长度，就可知道物体通过光电门的速度．如图乙所示，E 、F 为上下两个光电门，现要利用此装置探究机械能守恒定律．图11(1)读出如图12中游标卡尺测量的物块A 的厚度为____ cm.图12(2)让物块A 从某一位置下落，通过测量并计算得出它通过光电门E 和F 的速度分别为v 1和v 2，已知物块质量为m ，当地重力加速度为g ，若要探究物块在EF 之间的过程机械能是否守恒，还需测量的物理量为__________________．若________和__________在误差允许的范围内相等，则可说明该物块的机械能守恒．(用物理量的字母符号表示)答案 (1)1.21 (2)E 、F 之间的距离L 12m (v 22－v 21) mgL 5．某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图13所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．图13(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是__________，理由是___________________________ ________________________________________________________________________. (2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图14所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为________m/s.(结果保留三位有效数字)图14(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线如图15所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)图15答案(1)见解析(2)1.37(3)9.8解析(1)甲采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律．(2)v B＝(12.40－6.93)×10－20.04m/s≈1.37 m/s.12m v 2，所以g＝12v2h＝12k，k为图线的斜率，求得g＝9.8 m/s2.(3)因为mgh＝。