验证动能定理的高中物理实验

验证动能定理的高中物理实验

篇一：20XX年秋季高三物理实验专题(动能定理)

高三物理实验专题

知识点一、实验原理

一、实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。

二、实验原理：在自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总机械能守恒；（1）以重物下落的起始点O点为基准，设重物下落的质量为m，某时刻的瞬时速度为v，下落的高度为h，则应该有mgh?出速度v、下落高度h，即可验证机械能守恒；

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mv；测2

（2）找任意两点A、B，分别测出两点的速度vA、vB以及两点间的距离?h，若机械能守恒，有?Ek??Ep；三、实验仪器：打点计时器、纸带、刻度尺、铁架台（带铁夹）、重物、学生电源；

四、主要步骤：

1、把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点记时器与交流电源连好；

2、用手握着纸带上端并让纸带保持竖直，让重物静止地靠近打点计时器；

3、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，断开电源； 4、处理数据得出结论

五、注意事项：

1.打点计时器安装时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力；

2.选用质量、密度大的重物，减小空气阻力的影响；

3.尽量挑选第一、二两点间距接近2mm、点迹清晰呈一条直线的纸带；

4.位移测量时尽量选择长一些，减小测量误差；

例题：

1、在一次实验探究课上，某同学利用自由落体来探究机械能守恒定律，该同学开始实验时的情形如图所示，他将电磁打点计时器接通低压电源后释放纸带．（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方

①；

②；

（2）该同学在教师的引导下规范了实验操作，重新进行实验，得到了几条（3-5

条）打出一系列点的纸带，在选点验证机械能守恒时，有以下几种方案，其中对选取纸带的1、2两点间距离要求小于或接近2mm的是方案，（填“一”或“二”）

方案一：利用起始点和第n点计算；方案二，任取两点计算．

（3）该同学最终选择了方案一，结合图象法进行数据分析，他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，根据实验数据作出

2

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v?h图象，其中图象的斜率表示．

2

2、某实验小组利用如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知重锤质量m=1.00kg，当地的重力加速度g=9.80m/s2．（1）实验小组选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，测得h1=12.01cm，h2=19.15cm，

h3=27.86cm，打点计时器通以50Hz的交流电．根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J；此时重锤的动能比开始下落时增加了J，根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题可能是．（计算结果保留三位有效数字）

（2）在图2所示的纸带基础上，某同学又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v为纵轴画出的图线应是图中的

______

，图线的斜率表示

______．

3、（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。

（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v／2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。

（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2??为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第号和第号计数点之间的过程为研究对象。

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（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz 的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长

度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s，若重锤质量为1kg。

①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=m/s，重锤的动能EkB=J。

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②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为J。

③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是。

知识点二、动能定理一、恒力做功 1.实验装置：

2.实验原理：mgh?W合?

3.实验步骤：

（1）把打点计时器安装在长木板上，不挂重物时，平衡摩擦力；使小车匀速下滑，打出一条均匀的纸带；（2）挂上重物，绕过定滑轮使细绳平行与长木板，让小车靠近打点计时器；

（3）接通电源，放开纸带；小车带动下打出一条清晰的纸带；重复2~3次；（4）测出m、M、vt、v0、h；（5）处理数据，得出结论； 4.注意事项：

（1）平衡摩擦力时，要轻推小车使其打出一条均匀的纸带；改变小车质量m，不需要重新平衡；（2）要使重物的重力mg近似等于细绳对小车的拉力F，必须满足m<<M(小车质量)；

5.误差分析：

（1）系统误差：F<mg；