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。
〔2〕注意此实验需要的器材：
天平
〔3〕须知：
①本实验的一个重要步骤是平衡摩擦力。
②必须满足小车与车上所加砝码的总质量远大于砂与砂桶的总质量，只有如此，砂和砂桶的总重力才可视为小车所受的拉力
〔4〕数据处理：
做出a-
图像和a-F图像。
[例4]某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图〔a〕为实验装置简图．〔所用交变电流的频率为50Hz〕
〔1〕图〔b〕为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2．〔保留三位有效数字〕
〔2〕保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的
，数据如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/m·s–2
0.633
0.572
0.497
0.418
0.332
0.250
0.167
0.101
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
小车质量倒数
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
请在方格坐标纸中画出
图线，
并从图线求出小车加速度a与质量倒数
之间的关系式是．
〔3〕保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，一位同学根据实验数据
作出了加速度a随拉力F的变化图线如下图。
该图线不通过原点，其主要原因
是______________________________________．
答案：
（1）0.510
（2）略（3）没有平衡摩擦力
〔5〕实验误差分析
[例5]在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出假设干组F和a的数据。
然后根据测得的数据作出
如下图的a-F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是〔C〕
A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大
C．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大
D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大实验2《验证机械能守恒定律》
实验原理：
物体做自由落体运动时，只受重力作用，机械能守恒。
根据打点计时器打出的纸带，用毫米刻度尺测出重锤下落的高度h，求出对应点的瞬时时速度；比较mgh与1/2mv2，假设二者相等那么机械能守恒。
〖点拨〗在ΔEK和ΔEP中含有质量m，因不需要求能量值，为了简便计算，不需测量物体质量m的数值，而也可以直接比较ghn和1/2vn2值。
实验的须知：
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实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点。
③选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接近2mm的纸带。
实验中要减小误差，重锤M应选大一些，纸带、打点计时器要保证在铅直平面内，防止纸带与限位孔摩擦；测量下落高度时，必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起台点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm-800cm之内。
[例6]〔2010年1月某某第三次调研34〕〔1〕如下图，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置，请回答以下问题：
①从以下器材中选出实验所必须的，其编号为。
A.打点计时器〔含纸带〕；B.重锤；C.天平；
D.毫米刻度尺；E.秒表。
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往它所减小的重力势能〔填大于、小于或等于〕。
③如果以
为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出
图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该线的斜率是。
[解析]①ABD〔3分〕②小于〔2分〕③重力加速度〔3分
〖点拨〗本实验的误差来源主要是空气阻力和摩擦阻力对纸带和物体做功，使重力势能的减少量大于动能的增加量．为尽量减少误差，除了实验操作正确、仪器选取合理外，在计算重力势能减少量时，重力加速度g一定不要取10m/s2，没有特殊说明要取9.8m/s2.
机械能守恒实验的拓展应用
[例7]〔2010年某某一模〕〔10分〕电磁打点计时器是一种计时的仪
器，使用时要注意调节好振针的高度，如果振针的位置过低，打出的纸带的点迹是，还会对纸带产生，对实验结果有较大的影响.利用打点计时器和如图的其他器材可以开展多项实验探究，其主要步骤如下：
a、按装置安装好器材并连好电路
b、接通电源，释放纸带，让重锤由静止开始自由下落
c、关闭电源，取出纸带.更换纸带，重复步骤b，打出几条纸带
d、选择一条符合实验要求的纸带，数据如图〔相邻计数点的时间为T〕，进行数据处理
①假设是探究重力做功和物体动能的变化的关系.需求出重锤运动到各计数点的瞬时速度，试表示在B点时重锤运动的瞬时速度VB=.
②假设是测量重力加速度g.为减少实验的偶然误差，采用逐差法处理数据，那么加速度大小可以表示为g=.
③如果求出的加速度值与当地重力加速度公认的值g′有较大差距，说明实验过程存在较大的阻力，假设要测出阻力的大小，那么还需测量的物理量是_______.试用这些物理量和纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝_______.
[答案]〔1〕短线或双点；较大的阻力〔2分〕
①V4=
〔2分〕②〔g
〕〔2分〕
③重锤的质量m；〔2分〕F＝m〔g′-
〕〔2分〕
实验3《探究动能定理》〔两种形式的纸带：
匀变速运动的纸带，匀速运动的纸带〕
实验目的：
探究外力做功与物体速度变化之间的关系
实验方法与器材：
①可利用验证机械能守恒定律的装置，探究重力做功和物体动能的变化的关系，需要测量的物理量有物体某段过程的初末速度，和下落的高度mgh=
；假设初位置取纸带上的第一个点，那么需要验证的是mgh=
。
两式中两边都有质量m，所以可以不用测量质量m的数值，与机械能守恒定律的方法相同。
②可利用验证牛顿第二定律的装置，验证钩碼对小车的拉力做的功与小车的速度变化之间的关系。
验证Mgs=
；，注意式子两边的质量不同，不能消掉。
所以需要用天平测量钩碼和小车的质量。
在验证牛顿第二定律的实验中要注意的事项。
[例8]〔08·某某卷〕某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理〞，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50Hz．
〔1〕实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，，，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。
〔2〕图是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0的距离5及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
〔3〕在上车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，做正功，做负功．
〔4〕实验小组根据实验数据绘出了图中的图线〔其中Δv2=v2-v20〕,根据图线可获得的结论是．要验证“动能定理〞，还需要测量的物理量是摩擦力和．
表1纸带的测量结果
测量点
S/cm
v/（m·s-1）
0
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
答案：
〔1〕②接通电源、释放小车断开开关
〔2〕5．060．49〔3〕钩砝的重力小车受摩擦阻力
〔4〕小车初末速度的平方差与位移成正比小车的质量
上面实验中连接纸带的物体做的都是匀变速直线运动，还有一些实验利用的是纸带上匀速运动的部分
③利用橡皮筋对小车做功，使小车的速度增加。
来探究动能定理
须知：
ⅰ平衡摩擦力；ⅱ橡皮筋应选规格一样；ⅲ测量小车速度时，应选纸带上均匀部分，也就是选小车做匀速运动状态的部分。
[例9]〔1〕〔09·某某〕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，实验装置如图所师，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，说明∝
；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〕在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的部分进行测量〔根据下面所示的纸带回答〕；
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〕GK
实验4《验证动量守恒定律》利用纸带匀速运动的部分
实验原理：
匀速运动的物体与静止〔或匀速运动〕的物体发生碰撞以后，粘在一起做匀速运动。
通过纸带测量碰撞前后两物体的速度，用天平测量两物体的质量，验证M1v1+M2v2=〔M1+M2〕v
须知：
①平衡摩擦力或使用气垫导轨②区分好各个物体所连接的纸带③测量物体的速度时，应选纸带上均匀部分，也就是选物体做匀速运动状态的部分。
[例10]〔09·某某·〔2〕气垫导轨（如图甲）工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。
为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。
图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.假设题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_________、_________，两滑块的总动量大小为_________；碰撞后两滑块的总动量大小为_________。
重复上述实验，多做几次。
假设碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的X围内相等，那么动量守恒定律得到验证。
答案：
〔2〕0.2abs3〔2分〕；0.2abs1（2分）；〔第1、2空答案可互换〕0.2ab（s1-s3）〔4分〕；
0.4abs
〔3分〕
解析：
〔2〕动量P＝mV，根据V＝S/〔5T〕可知两滑块碰前的速度分别为V1＝0.2S1b、V2＝0.2S3b，那么碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3，总动量大小为aV1－aV2＝0.2ab（s1-s3）；碰撞后两滑块的总动量大小为2aV＝2as2/〔5T〕＝0.4abs2。
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