18、实验.doc

台江教务教案纸科目名称物 理审批意见：课 题18、实验学生姓名任课教师温 健 平学生年级高 一授 课 日 期 2012 年 月 日 时 至 时授 课 形 式AAAB讲授内容 会考复习讲义18、实验复习【考纲解读】1了解打点计时器的主要构造及其工作原理，会正确使用打点计时器测量物体运动的速度，会处理分析实验数据。2会用打点计时器研究匀变速直线运动，会运用列表法、图象法处理分析实验数据；体验在实验研究中应用数据、图象探索物理规律的方法。 3知道“探究弹力与弹簧伸长的关系” 的实验原理和方法，能完成实验操作，能处理分析实验数据，能用图象表示相应的物理规律。4知道“验证力的平行四边形定则” 的实验原理和方法，能完成实验操作，能收集、处理、分析实验数据，并得出结论。5知道“探究加速度与物体质量、物体受力的关系” 的实验原理和方法，能完成实验操作，知道用图象的方法处理、分析实验数据，并得出结论。6知道“探究恒力做功与物体动能变化的关系”的实验原理和方法，能完成实验操作；知道实验误差产生的原因，能分析处理实验数据，并得出结论。7知道 “探究机械能守恒定律”实验的原理和实验方法，能完成实验操作；能分析处理实验数据验证机械能守恒定律。【会考知识条目解析】一、用打点计时器研究匀变速直线运动(一)实验目的练习使用打点计时器,学会用打上点的纸带研究物体的运动规律.(二)实验原理测定物体做匀变速直线运动最基本的是测出位移和时间的关系,运用匀变速直线运动的规则,对纸带数据进行处理.如图所示,从计数点!0开始每隔4个点记做一个计数点.x1,x2,xn是相邻两计数点间的距离,x是两个连续相等的时间内的位移之差,即x1=x2-x1,x2=x3-x2,T是两个相邻计数点间的时间间隔且T=0.02ns(n为相邻两计数点间的点的数目），由运动学公式x1=v0T+aT2; x2=v1T+aT2; x3=v2T+aT2.得x=x2-x1=aT2,T是恒量,当a为恒量时,x也为恒量,即做匀变速直线运动的物体x必为恒量,它是判断物体是否做匀变速直线运动的必要条件.若物体做初速度为零的匀加速直线运动,其判断条件是:(1)x=x2-x1=x3-x2=xn-xn-1=恒量;(2)x=2x1(x1为从开始运动到第一个计数点之间的距离).(三)实验器材电磁打点计时器,纸带,复写纸片,低压交流电源,小车,细绳,一端附有滑轮的长木板,刻度尺,钩码,导线.(四)实验步骤1.按下图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路.2.把细绳的一端固定在小车上,跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车.3.先接通电源,后放开小车,让小车运动,这样打点计时器就在纸带上打下一系列点,取下纸带,更换新纸带,至少重复3次.4.选打点清晰的纸带进行研究,舍去开头比较密集的点,确定好记数始点,每隔4个计时点取一个计数点,使时间间隔T=0.1s.5.用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离x1,x2,x3,xn,用逐差法计算加速度的值,最后求其平均值(计算出各计数点对应的瞬时速度,作出v-t图象,求得直线的斜率即为物体运动的加速度).(五)注意事项1.细绳尽可能与平板平行,以确保细绳对小车的拉力不变.2.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器.3.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取78个计数点为宜.4.要防止钩码落地撞坏与小车跟定滑轮相撞,应采取一些防范措施.5.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为1个计数点).选取的计数点不少于6个.6.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到计数起点0之间的距离).读数时估读到毫米的下一位.解题技法一、纸带问题的特点和一般处理方法技法讲解打点计时器在纸带上留下物体运动的点迹如图所示,这类问题具有的共同特点及特殊的处理方法如下:(1)这些点迹代表了运动物体在不同时刻的位置.(2)每隔相等时间留一个点迹,即任何相邻两点之间的运动时间都相等.(3)选取一些比较清晰的点迹,依次标记0,1,2,3,代表这些点.(4)相邻两点之间的距离依次记做x1,x2,x3(5)加速度的基本算法,T为打点周期，即任何相邻两点之间的运动时间.x=xn+1-xn,n=1,2,3比较精确的计算方法: (6)瞬时速度的计算方法：典例剖析例1在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，得到一条如图所示的纸带，按时间顺序取0，1,2,5共6个计数点，15每相邻两点间各有四个打印点未画出.用刻度尺测出1，2，5各点到0点的距离分别为10.92cm,18.22cm,23.96cm，28.30cm，31.10cm，通过电磁打点计时器的交流电频率为50Hz，则物体的加速度为_m/s2，在打出计数点3时物体速度的大小为m/s,打点4时物体速度的大小为m/s，打点5时物体速度的大小为m/s.解析：各点间的距离：s1=d2-d1=7.30cms2=d3-d2=5.74cms3=d4-d3=4.34cms4=d5-d4=2.80cm由逐差法得：求得： =-1.48m/s2此物体做匀减速运动.得：v5=0.210m/s.答案：-1.48m/s20.504m/s0.357m/s0.210m/s二、由纸带求物体运动加速度的方法技法讲解（1）逐差法:由s4-s1=3a1T2,s5-s2=3a2T2,s6-s3=3a3T2,推广：（2）公式法利用求得的各瞬时速度值，按加速度的定义求加速度，即图象法对匀变速运动来说，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即将各点速度标到v-t图象中，图线的斜率即为加速度的数值.典例剖析例2利用打点计时器测定做匀加速直线运动的小车的加速度，如图所示给出了该次实验中从0点开始，每打5个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5，6都为计数点.测得：s1=1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm,s5=3.39cm,s6=3.87cm(1)在计时器打出点1，2，3，4，5时，小车的速度分别为：v1=cm/s,v2=cm/s,v3=cm/s,v4=cm/s,v5=cm/s.(2)作出v-t图象，并由图象求出小车的加速度a=cm/s2.解析：(1)由公式 (2)将v1、v2、v3、v4、v5对应的数值在v-t坐标系下描点，将描得的点用直线连接起来的AB，如图所示.由图知答案：(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)49.172、 探究弹簧伸长量与弹力的关系（一）实验目的1.探究弹力与弹簧伸长的定量关系；2.学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法.（二）实验原理1.如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等.2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系.（三）实验器材弹簧,直尺,钩码一盒,铁架台.（四）实验步骤1.把弹簧吊在铁架台上,让弹簧自然下垂,在弹簧不挂钩码时测量弹簧的原长L0.2.将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测量弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里.然后改变所挂钩码的质量,重复前面的实验过程多次.3.根据所测数据,在已经准备好的坐标纸上描点.以力为纵坐标,以弹簧的长度为横坐标.4.按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条光滑曲线(包括直线),技巧是所描的点不一定都在曲线上.5.作图得到的是如图甲所示的图象.尽管是直线,也就是一次函数,但不够简洁,即不是刚好反应函数间的正比关系.处理的手法是将坐标轴平移,就可以得到一个从原点出发的函数图象(图乙).这个平移的意义正是弹簧的长度之差,与所要考虑的伸长多少相关.平移后将横坐标由弹簧的长度改为弹簧的伸长量.6.进而找到弹簧的伸长为自变量,写出实验得到的曲线所代表的函数即弹力与弹簧伸长的关系.7.当函数表达式中出现常数时,试解释这个常数的物理意义.8.运用表中的数据计算验证所得的函数关系.（五）注意事项1.悬吊弹簧时要让它自然下垂,别忘了测量弹簧的原长L0.2.每改变一次拉力的大小就要做一次测量记录.为了探索弹力和弹簧伸长的关系,要尽可能多测几组数据,以便在坐标纸上能描出更多的点.3.实验时拉力不要太大(即钩码不能过多),以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度.要注意观察,适可而止.4.在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线(包括直线)时,要顺着各点的走向来描,描出的点可以不一定正好在曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同.5.写出曲线所代表的函数时,建议首先尝试用一次函数,如果不行再考虑其他函数.解 题 技 法一、实验设计技法讲解1.实验设计探索性实验是一种以探索物理规律为目的而进行的实验虽然本实验要探索的弹力与弹簧伸长的关系早在1676年就被英国物理学家胡克所发现，但今天再尝试一下探索过程，体验物理规律是如何被发现的，不仅会使我们更加深入地理解弹力与弹簧伸长的关系，同时还可以学习如何通过实验来探索物理规律如图所示将弹簧上端固定在支架上，下端挂的重物处于静止时，弹力大小等于重物受的重力，以此测弹力f.再用竖直地固定在支架上的刻度尺测出悬挂重物时弹簧的伸长量x.典例剖析例1用一个支架、一根弹簧、一把尺子和一个已知质量的砝码，来测定某个不太重的物体有多重，该怎样做？解析：这是根据所给器材进行设计实验，最终得出实验结论的题目，依据的实验方法来源于基本实验原理具体做法是：(1)将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码(质量已知为m)，测出弹簧伸长x；(2)将砝码取去换上待测物体，测出弹簧伸长x；(3)待测物体重为x.二、实验数据的处理技法讲解（1）列表法：将测得的f1、x1；f2、x2；f3、x3和f1/x1、f2/x2、f3/x3填入设计好的表格之中，可以发现弹力f和弹簧伸长x的比值在实验误差允许范围内是相等的.(2)图象法：坐标纸上以弹簧伸长x为横坐标、弹力f为纵坐标，描出f1、x1;f2、x2；f3、x3相应的点，作出拟合曲线，可以发现该曲线可看作是一条通过坐标原点的直线.(3)函数法：弹力f与弹簧伸长量x满足f=kx的关系.典例剖析例2在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，某同学得到的数据记录如下：测得弹簧数据记录如下：测得弹簧原长为=10cm (1)根据测得数据作出弹簧拉力F和弹簧总长的关系图象.(2)由所得图象写出F与的函数关系式.(3)F与弹簧的伸长成什么关系？F与的比值等于多少？解析：（1）（2）F=k（）（3）F与成正比关系，若F与的比值用k表示，则k= =100 N/m三、实验技巧技法讲解(1)实验所用弹簧应选用轻弹簧，其劲度系数不是很大，砝码的增减使弹簧应有较明显的形变.(2)悬挂砝码要适量，以免超出弹簧的弹性限度(3)悬挂砝码静止时(保证拉力与弹簧伸长方向同轴)才能读数(4)作图时，应以弹力作纵轴，弹簧的伸长量x(而非弹簧总长)为横轴平滑直线的两侧的点应有大致相同的个数(5)作出图线可用学过的一次函数的知识写出直线所代表的函数解析式，即F=kx，k即为弹簧的劲度系数.然后选定若干组F和x，利用求平均值的办法确定k值.若力的单位为牛（N），弹簧的伸长单位为米（m），则函数式中k的单位是牛/米（N/m）.在弹性限度内，形变的弹簧产生的弹力大小可用胡克定律公式F弹=kx计算.式中k是弹簧的劲度系数，单位是N/m,x是指弹簧压缩或拉伸形变量的大小.典例剖析例3（1）用一只弹簧秤、一把刻度尺测量一根弹簧的劲度系数，依据你的实验原理，需要测量的物理量有_.（2）通过本实验我们得出了结论：在弹性限度内，弹簧的弹力大小和弹簧的形变量之间成正比，即F=kx，那么F=kx成立吗？（式中x为弹力变化后，弹簧又发生的形变变化，F为弹力的变化）解析：（1）弹簧秤的作用是用来测量弹簧的弹力大小，所以需要测量的物理量有：弹簧原长，弹簧伸长后的长度，弹簧伸长到相应长度时弹簧秤拉力示数.(2)以F为纵轴，以x为横轴，作F-x的图象如图所示，图象是过原点的直线，斜率为k，变化量F与x也成正比.故F=kx成立.三验证力的平行四边形定则（一）实验目的验证互成角度的两个共点力的平行四边形定则.（二）实验原理结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1与F2之合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力F使结点仍到O点，则F必与F1和F2的合力等效，以F1和F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F与F的大小和方向，验证互成角度的两个力的合成的平行四边形定则.（三）实验器材方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉若干、细芯铅笔.（四）实验步骤用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上.用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的方向.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示.只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F的图示.比较一下，力F与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向.改变两个力F1与F2的大小和夹角，重复实验两次.（五）注意事项1.实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以减小实验误差.测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性限度,弹簧秤的读数应估读到其最小刻度的下一位.弹簧秤的指针,拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦.2.在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过其弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差.3.画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外,要严格按力的图示要求和几何作图法作图.4.在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同.5.由作图法得到的F和实验测量得到的F不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为是F和F符合即可.解 题 技 法一、关于数据的记录技法讲解本实验中先用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条将结点拉到某一位置O，应记录此时两弹簧秤的读数及两条细绳套的方向，并用铅笔描下O点的位置最后只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F，和细绳的方向.本实验成败的关键就是前后两次都要把结点拉到同一位置，并记好弹簧秤读数及细绳套的方向.典例剖析例1在做“验证力的平行四边形定则”实验时：(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有_和_.(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须（）A每次将橡皮条拉到同样的位置B每次把橡皮条拉直C每次准确读出弹簧秤的示数D每次记准细绳的方向(3)为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么?解析：(1)橡皮条、三角板(2)两个分力产生的效果使橡皮条的结点到某一位置，此时橡皮条中的弹力与两个分力的合力相平衡要想每次合力与分力的效果都相同，则每次将橡皮条拉到同样的位置故选A(3)应注意：选用弹性小的细绳；橡皮条、细绳和弹簧秤的轴应在同一平面上，且与板面平行贴近等.二、实验误差的来源与分析技法讲解本实验的主要误差来源于读数、作图，此外还有弹簧秤本身的误差，因此，首先应检查弹簧秤的零刻线是否准确在实验中拉细绳时必须保持弹簧秤与板面平行，读数时眼睛一定要正对刻线，按有效数字记录示数，作图时要准确，两个分力F1、F2间夹角不能太大或太小，要按实验的要求进行操作、读数、作图，即使存在误差，也是正常的，不能用数据拼凑使实验非常完美，也不能只用特殊角度而不管其一般性.典例剖析例2在“验证力的平行四边形定则”实验中，橡皮条一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点以下操作中错误的是（）A.同一次实验过程中，O点的位置允许变动B.在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线C.实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条结点拉到O点D.实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两秤之间的夹角应取90不变，以便于计算合力的大小解析：A项O点位置不允许变动，这样才可以使两次效果相同；C项中不允许将秤的拉力大小拉到最大量程，这样不便于调节；D项中两秤之间的夹角是任意的，使平行四边形定则具有一般性. 本题解答的焦点是本实验的基本要求要熟悉，注意事项要清楚，这样对具体的实验过程才能有正确的把握.答案：ACD三、实验结论的得出技法讲解本实验是通过力的图示法作出两个分力F1、F2，然后用几何方法作出对角线作为两个分力的合力F；作出F1与F2的等效力F,比较F、F，看在误差允许的范围内大小方向是否相同，验证力的平行四边形定则.作图时，要选择恰当的标度，作的图适当大一些便于观察.典例剖析例3如图所示是两位同学在做“验证共点力合成”的实验时得到的结果，其中哪一个实验结果比较符合实验事实?在比较符合实验事实的一个结果中，若F是准确的，则误差较大的原因可能是哪些?解析：按本实验的要求，F为F1和F2通过平行四边形定则所得合力；F为F1和F2的等效力，即用一只弹簧秤拉时的力橡皮条在这个力的作用下，其力的方向与橡皮条的伸长方向在一条直线上，显然图(b)不符合事实，比较符合实验事实的是图(a)图(a)中F与F误差较大的原因可能是：F1的方向比真实方向偏左；F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；作图时两虚线不与F1线和F2线平行F是按平行四边形定则作出的合力是理论值，用一个弹簧秤拉时测出的力F为实验值本实验就是要用现在的实验结果和已有实验结果进行比较，检查已有的实验结论是否正确，达到验证的目的.五验证牛顿第二定律：一、实验目的验证牛顿定律二、实验原理1如图所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F(当mM时，F=mg近似v成立)，测出小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线，验证加速度是否与外力成正比。2保持小桶和砂的质量不变， 在小车上加减砝码, 改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a, 由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线, 验证加速度是否与质量成反比。 三、实验器材 小车，砝码，小桶，砂, 细线，附有定滑轮的长木板,垫块，打点计时器，低压交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平及砝码，米尺。【要点名师精解】一、实验步骤1用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m ，把数据记录下来。2按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。4在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M和m记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号.5.保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。6.算出每条纸带对应的加速度的值。7.用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m)g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。8.保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数 ,在坐标平面上根据实验v结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。 【例1】在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图乙所示：一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m .木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动.图甲给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2 、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为T0. 根据给以上数据求：（1）木块的加速度a= .（2）细线对木块的拉力T= .（3）为了减少误差,你认为应采取什么措施?答案：，v 木块的质量应远大于重物的质量 ；实验前将木板右端稍垫高，直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑 。二、注意事项1砂和小桶的总质量v不要超过小车和砝码的总质量的1/10。2在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。【例2】在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出： (1)当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 （2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究做加速度与质量的关系,以下做法错误的是:( ) A平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式 amg/M求出。（3）在保持小车及车中的砝码质量质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，二位同学得到的aF关系 分别如下图C、D所示(a是小车的加速度.F是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是： C图： ，D图： 。答案：mM ACD C图平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了，D图没有平衡摩擦力或木板的倾角过小v五、探究恒力做功与物体动能改变的关系【实验目的】用实验方法探究动能定理【实验原理】 外力对物体所做功等于物体动能增量。实验中，可以通过改变橡皮筋的根数，达到改变外力做功；通过打电计时器记录物体运动，分析物体的速度，从而得到它的动能增量；当然也可以直接利用光电门测出物体获得的速度打点计时器纸带橡皮筋【实验器材】打电计时器，物体，电源，橡皮筋（保证近似相同），木板（或：汽垫导轨，光电计时装置）【实验步骤】1按图把实验器材安装好，并平衡摩擦力。（调平垫导轨）2用一根橡皮筋套住物块，拉至某位置O，接通电源，放开物块，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。 3改变橡皮筋根数，从同一位置O，释放物块，得到一系列纸带4通过纸带数据处理，得到物块的速度 打点计时器纸带橡皮筋【巩固练习】1、（2009年安徽卷）21探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下： （1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、； （2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度、； （3）作出草图； （4）分析图像。如果图像是一条直线，表明W；如果不是直线，可考虑是否存在、等关系。以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是_。A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、。所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、。B小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。C某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。2.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图12，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。（1）实验主要步骤如下：测量_和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；将小车停在C点，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。在小车中增加砝码，或_，重复的操作。（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中的E3_，W3_。（结果保留三位有效数字）（3）根据表1，请在图13中的方格纸上作出图线。1.答案：D。W解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D选项是错误的。2.答案：（1）小车；接通电源后释放小车；减少钩码的个数（2）0.619；0.610（3）图【解析】（1）略；（2）由各组数据可见规律，可得E3=0.600；观察F-W数据规律可得数值上W=F/2=0.610;（3）在方格纸上作出E-W图线如图所示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）实验原理只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律，即物体的重力势能的减小量等于动能的增加量.利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h，计算出瞬时速度v，即可验证物体在自由下落过程中，重力势能的减小量Ep=mgh与物体动能的增加量Ek=mv2相等.测定各点的瞬时速度的方法是，物体做匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.（三）实验器材铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器、重锤（带纸带的夹子）、纸带、复写纸片、导线、刻度尺、低压交流电源.（四）实验步骤（1）按下图装置把打点计时器固定在支架上，并用导线将打点计时器接在46 V的交流电源上. （2）将大约0.5 m长的纸带用小夹子固定在重锤上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方.（3）接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点.（4）换上新的纸带，重做几次上面的实验.（5）在取下的纸带中挑选第一、第二两点间距离接近2 mm且点迹清楚的纸带进行测量.先记下第一点O的位置，再任意取几个连续点1、2、3、4、5，用刻度尺测出距O点的相应的下落高度h1、h2、h3等.如图所示. （6）用公式vn=计算出各点对应的瞬时速度v1，v2，v3，（7）计算各点对应的重力势能减小量mghn和动能增加量mvn2进行比较.解 题 技 法一、实验注意事项技法讲解1.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，以减少重物带着纸带下落时所受到的阻碍作用.2.实验时，应先接通电源，待打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落.3.纸带的选取：第一个点为计时起点，起点速度为零.即选择第一、二两点间距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量.4.不需要测出物体的质量，只需要验证vn2/2=ghn就行了.典例剖析例1在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要特别注意的有（）A.称出重锤的质量B.手提纸带，先接通电源再松开纸带让重物落下C.取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始运动点处理纸带，验证mgh=mv2公式D.必须选取第1、2点间距离接近2 mm的纸带，从第1点起处理纸带，验证mgh=mv2解析：由于本实验利用mgh=mv2来验证机械能守恒定律，两边质量能约掉，故不需测质量，A项错.实验时要先接通电源后松开纸带，保证打第一个点时纸带速度为零，B项对.由h=gt2=9.8（0.02）2 m=0.002 m=2 mm，纸带第一、二两点间的距离接近2 mm，意味着纸带是在打第一个点的瞬间开始下落的，D项正确C项错.答案：D二、误差的来源及分析技法讲解1.本实验中因重物和纸带在下落的过程中要克服阻力做功，故动能的增加量Ek一定略小于重力势能的减少量，这是不可避免的，属于系统误差.改进的办法只能调整器材的安装，尽可能地减少阻力.2.本实验的另一误差来源于长度的测量，属于偶然误差.可以通过改进长度测定方法，把每个计数点的位置均以测定到第一个点的距离来确定或者多次测量取平均值来减小误差.典例剖析例2下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是（）A.重锤质量的称量不准会造成较大误差B.重锤质量选用得大些，有利