（浙江选考）高考物理大一轮复习第十四章实验与探究第2讲力学实验（二）学案

2.先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落.关闭电源，取下纸带备用.

3.重复步骤2两次.

4.取点迹清晰，且第一、二点距离接近2 mm的纸带进行测量.先将第一点记为0点，然后

在纸带上任取5个连续的点(或间隔点数相同的点)，如图17所示.

图17

1?h3－h1?2

5.验证0点到2点过程机械能守恒的方程为：mgh2＝m??，其中T为1点到2点(或

2?2T?2点到3点)之间的时间间隔，如果在误差允许的范围内等式成立，那么实验就是成功的.

同理，可以验证0点到3点过程、0点到4点过程的机械能是否守恒.

6.拆下器材，放回原处.

四、数据处理 1.测量计算

在起始点标上0，在某点以后各点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、

hn＋1－hn－1

h2、h3……利用公式vn＝计算出点2、点3……的瞬时速度v2、v3……

2T

2.验证守恒

121

方法一：利用起始点和第n点计算，代入ghn和vn，如果在实验误差允许的范围内，ghn＝22

vn，则机械能守恒. 方法二：任取两点计算.

①任取两点A、B测出hAB，算出ghAB.

1212

②算出vB－vA的值.

22

1212

③在实验误差允许的范围内，如果ghAB＝vB－vA，则机械能守恒.

22

方法三：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12122

点速度的平方v，然后以v为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v－h图线，若在误

22

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.

五、注意事项

1.打点计时器竖直安装，纸带沿竖直方向拉直. 2.重物要选用密度大、体积小的物体，以减小阻力.

3.先接通电源，待打点稳定后再释放纸带.

2

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4.测量下落高度时，必须从起始点算起，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数

点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60～80 cm之内.

5.速度不能用vn＝gtn或vn＝2ghn计算，因为只要认为加速度为g，机械能就一定守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用vn＝gtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，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，也只能用刻度尺直接测量，而不能

12vn2

用hn＝gtn或hn＝计算得到.

22g

例4 (2016·浙江4月选考·17)(1)在下列学生实验中，需要用到打点计时器的实验有

______(填字母).

A.“探究求合力的方法”

B.“探究加速度与力、质量的关系” C.“探究做功与物体速度变化的关系” D.“探究作用力与反作用力的关系”

(2)做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还

必须选取的器材是图中的________(填字母).

某同学在实验过程中，①在重物的正下方地面铺海绵；②调整打点计时器的两个限位孔连

线为竖直；③重复多次实验.以上操作可减小实验误差的是________(填序号).

答案 (1)BC (2)BD ②③

解析 (1)A选项实验需要弹簧测力计、刻度尺；D选项实验与打点计时器无关.

(2)需要B重物，需要D刻度尺测量下落距离；②可以减小摩擦带来的影响；③可以减小偶

然误差.

变式8 (2017·金华十校联考)如图18所示，某同学用自由落体法“验证机械能守恒定

律”，从图示位置静止释放纸带连接的重物.

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图18

(1)图中操作不合理的地方是________.

(2)除了图中器材外，下列实验器材中还必须选取的有________.

A.秒表 B.刻度尺 C.干电池

(3)本实验所取的重力加速度g的值，应该________.

A.取当地的实际g值

B.根据打出的纸带，用Δx＝gT求出

C.近似取10 m/s

2

2

答案 (1)重物释放时离打点计时器太远 (2)B (3)A

变式9 (2017·绍兴一中高一期末)在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为f，查得当地重力加速度为g，测出所用重物的质量为m，实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图19所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为x1、x2、x3、x4，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为________，动能的增加量为

________.(要求写出表达式)

图19

122

答案 mgx3 mf(x4－x2)

8

解析 重物下落x3，故重力势能减小量为ΔEp＝mgx3，根据匀变速直线运动的平均速度推x4－x22

论可得在C点重物的速度为vC＝＝错误!，故动能增加量为ΔEk＝错误!mvC＝错误!

2T

mf(x4－x2).

变式10 (2017·金华十校联考)用自由落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图20所

示，若将纸带从图示位置由静止释放.

2

2

图20

(1)请指出图中的两个实验操作错误及不妥之处：

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①____________；②____________.

(2)改进实验操作中错误及不妥之处后，打出如图21所示一条纸带.已知打点计时器的打点频率为50 Hz，根据纸带所给数据计算出打C点时重物的速度vC＝________ m/s(结果保留

三位有效数字).

图21

(3)若重物的质量为0.2 kg，取打点计时器打下A点时重物的位置为零势能位置(该处重力加速度g为9.8 m/s)，则打下C点时重物的机械能为________ J(结果保留三位有效数

字).

答案 (1)①打点计时器接直流电源 ②重物未靠近打点计时器释放 (2)2.25 (3)0.344解析 (2)根据匀变速直线运动的平均速度推论可得，重物在C点时的速度vC＝

OD－OB

＝2T

2

31.23－22.24－2

×10 m/s≈2.25 m/s.

2×0.02

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(3)由于A点为零势能位置，则C点时重物的机械能EC＝EkC＋EpC＝mvC－mghAC＝

22

×0.2×(2.25)J－0.2×9.8×(26.56－18.30)×10 J≈0.344 J.

2

－2

1.如图1所示，小孙同学用力传感器A和B做“探究作用力与反作用力的关系”实验，当

用A匀速拉动固定在滑块上的B时( )

图1

A.A对应示数比B大 B.B对应示数比A大

C.A和B对应示数有时不相等 D.A和B对应示数任何时刻都相等

答案 D

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