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一、试验目标利用自由落体运动验证只有重力作用下物体机械能守恒．二、试验原理(二)验证机械能守恒定律第1页第2页三、试验器材铁架台(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3页四、试验步骤1．安装置：按下列图将检验、调整好打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．第4页2．打纸带：将纸带一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器地方．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次～5次试验．3．选纸带：分两种情况说明第5页五、数据处理第6页第7页六、误差分析1．本试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，故动能增加量ΔEk稍小于重力势能降低许ΔEp，即ΔEk<ΔEp，这属于系统误差．改进方法是调整器材安装，尽可能地减小阻力．2．本试验另一个误差起源于长度测量，属偶然误差．减小误差方法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，或者屡次测量取平均值来减小误差．第8页七、注意事项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降低摩擦阻力．2．重物应选取质量大、体积小、密度大材料．3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落．4．纸带长度应选取60cm左右为宜，应选取点迹清楚纸带进行测量．第9页第10页类型一试验原理和操作【例1】利用如图所表示装置进行验证机械能守恒定律试验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用试验得到纸带，设计了以下四种测量方案：第11页a．用刻度尺测出物体下落高度h，并测出下落时间t.经过v＝gt计算出瞬时速度v.c．依据做匀变速直线运动时纸带上某点瞬时速度，等于这点前后相邻两点间平均速度，测算出瞬时速度v，并经过h＝计算出高度h.d．用刻度尺测出物体下落高度h，依据做匀变速直线运动时纸带上某点瞬时速度，等于这点前后相邻两点间平均速度，测算出瞬时速度v.以上方案中只有一个正确，正确是________．(填入对应字母)第12页【答案】d第13页类型二数据处理及误差分析【例2】在“验证机械能守恒定律”试验中，已知电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，查得当地重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用重物质量为1.00kg.试验中得到一条点迹清楚纸带(如图所表示)，把第一个点记为O，另选连续四个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.第14页(1)依据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能降低许等于________J，动能增加量等于________J(取三位有效数字)．(2)依据以上数据，可知重物下落时实际加速度a＝__________m/s2，a__________g(填“大于”或“小于”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.第15页【解析】(1)由题意知重物由O点运动至C点，下落高度为hC＝77.76cm＝0.7776m，m＝1.00kg，g＝9.80m/s2，所以重力势能降低许为ΔEp＝mghC＝1.00×9.80×0.7776J≈7.62J.重物经过C点瞬时速度vC可由下式求出第16页【答案】(1)7.627.57(2)9.75小于重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针阻力第17页类型三试验创新设计【例3】(年高考海南卷)现要经过试验验证机械能守恒定律．试验装置如图所表示：水平桌面上固定一倾斜气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮细绳与一质量为m砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，能够测量遮光片经过光电门时挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点距离，h表示A与C高度差，b表示遮光片宽度，x表示A、B两点间距离，将遮光片经过光电门平均速度看作滑块经过B点时瞬时速度．用g表示重力加速度．完成以下填空和作图：第1