届高中物理第专题复习必修2实验6Word文档格式.docx

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三、实验器材

打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线两根．

四、实验步骤

1．安装置：

按图2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．

图2

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mv＝mghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2mm的纸带．

（2）用mv－mv＝mgΔh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，只要后面的点迹清晰就可选用．

五、数据处理

方法一：

利用起始点和第n点计算

代入mghn和mv，如果在实验误差允许的条件下，mghn和mv相等，则验证了机械能守恒定律．

方法二：

任取两点计算

（1）任取两点A、B测出hAB，算出mghAB.

（2）算出mv－mv的值．

（3）在实验误差允许的条件下，若mghAB＝mv－mv，则验证了机械能守恒定律．

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，并计算各点速度的平方v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出v2－h图线．若在误差允许的范围内图线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．

六、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（如空气阻力、打点计时器阻力）做功，故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<

ΔEp，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．

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，或者多次测量取平均值来减小误差．

七、注意事项

1．打点计时器要稳定的固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力．

2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．

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．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完．

5．速度不能用vn＝gtn或vn＝计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，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，而不能用hn＝gt或hn＝计算得到．

记忆口诀

自由落体验守恒，阻力减小机械能.

仪器固定竖直向，先开电源物后放.

开头两点两毫米，从头验证式容易.

不管开头看清晰，任取两点就可以.

图象验证也很好，关键记住两坐标.

例1　某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3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3

（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4所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，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4

（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5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5

　　　　　　　　　17.力学设计性实验的处理方法

例2　为了测定木块与木板之间的动摩擦因数，利用现有的器材：

木板、木块、弹簧测力计、刻度尺、秒表、砂桶与砂．如图6所示，有人设计了下面三种实验方案：

（1）设法使木板静止，增减右面砂桶内的砂，使木块在木板上匀速运动，并测出木块、砂与砂桶的重力；

（2）用手拉弹簧测力计保持其静止、水平，然后用力F拉木板向左运动，并读出弹簧测力计的示数，称出木块的重力；

（3）把木板倾斜一定角度且固定，让木块从木板顶端由静止释放，使木块加速滑到底端，并测出下滑时间及相应各长度．

图6

1．如果这三个实验的操作正确无误，测动摩擦因数最准确而且最简单的实验方案是______________．

2．试从实验原理上对每个方案作出简要分析和评价．

方案

（1）____________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

方案

（2）______________________________________________________________________

方案（3）______________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

方法提炼　设计性实验题目的解决步骤

（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，再看一个“多”给了什么器材，注意“多给”的器材往往就是解决问题的金钥匙；

（3）定原理：

实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需要）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤，而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件；

（4）定方案：

根据与原型实验对比的结果和确定的实验原理与器材，确定需要测量的物理量，来确定实验方案与步骤．

图7

跟踪训练　用如图7实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从

高处由静止开始下落，m1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8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），计数点间的距离已在图中标出．已知m1＝50g、m2＝150g，则

（g取10m/s2，结果保留两位有效数字）

图8

（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．将打点计时器接到直流电源上

C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带

D．测量纸带上某些点间的距离

E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能

其中操作不当的步骤是__________（填选项对应的字母）．

（2）在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；

（3）在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________J，系统势能的减少量ΔEp＝______J，由此得出的结论是_____________________________________________________

（4）若某同学作出v2－h图象如图9所示，写出计算当地重力加速度g的表达式________________，并计算出当地的实际重力加速度g＝________m/s2.

图9

1．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．重物质量的称量不准会造成较大误差

B．重物质量选用得大些，有利于减小误差

C．重物质量选用得小此，有利于减小误差

D．若纸带下落较打点早，会造成较大误差

2．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2mm，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

3．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10所示的纸带．其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位：

cm）

图10

已知打点计时器的电源频率为50Hz，重物质量为m，当地重力加速度g＝9.80m/s2.

（1）图中的数据不符合有效数字读数要求的是__________．

（2）该同学用重物在OB段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重物重力势能的减少量为________，接着从打点计时器打下的第一个点O数起，数到图中B点是打点计时器打下的第9个点，他用vB＝gt计算和B点对应的重物的瞬时速度，得到动能的增加量为________（均保留三位有效数字）．这样他发现重力势能的减少量________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，造成这一错误的原因是____________________________

（3）若某同学所选的纸带中，设打O点时释放物体，打点计时器打A点时物体速度大小为v，该同学在实验报告中称：

测得v＝2.36m/s，h＝27.73cm，据此可得：

v2＝2.785m2/s2，gh＝2.718m2/s2.

在误差范围内两者相等，即机械能守恒定律得证．

老师批阅：

“数据非实验所得！

”其理由是_________________________________________

4．如图11为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材

为：

带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带，带铁夹的重锤、

天平．回答下列问题：

（1）为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有

________．（填入正确选项前的字母）

图11

A．米