資源簡介

(共40張PPT)
6.實驗：驗證機械能守恒定律
課 標 要 求
1．理解實驗設計思路，明確實驗直接測量的物理量．
2．掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的原理和方法．
3．能理解利用數字計時器等方法驗證機械能守恒定律的原理．
思 維 導 圖
一、實驗目的
驗證只有重力做功時，系統的機械能守恒．
二、實驗原理
實驗裝置如圖所示．
通過實驗，求出做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和對應過程動能的增加量，在實驗誤差允許范圍內，若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律．
三、實驗器材
打點計時器、交流電源、紙帶、重物、刻度尺、鐵架臺(帶鐵夾)、導線．
探究點一　實驗原理和操作

典例示范
例1 用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出低壓交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始落下，重物拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重物的質量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進行的步驟是________；操作不恰當的步驟是________．
C
BD
(2)某同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，打下的一條紙帶如圖所示，0點為起始點，測得3點、6點、9點與第一點0間的距離分別為hA＝1.75 cm，hB＝7.00 cm，hC＝15.70 cm，交流電的周期是0.02 s，當地的重力加速度g＝9.8 m/s2，設重物的質量是m＝1.00 kg，則從0點到6點，重物的動能增量ΔEk＝________ J，重物重力勢能減少量ΔEp＝________ J．(均保留兩位有效數字)
0.68
0.69
素養訓練1　在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，電源的頻率為50 Hz，依次打出的點為0、1、2、…、n.則：
(1)如果用打出的點2到點6之間的紙帶來驗證，必須直接測量的物理量為_______________________、_________________________、_________________，必須計算出的物理量為____________________、_______________________，驗證的表達式為____________________.
點2到點6之間的距離h26
點1到點3之間的距離h13　
點5到點7之間的距離h57
打下點2時紙帶的瞬時速度v2
打下點6時紙帶的瞬時速度v6
ADBCEF
探究點二　數據處理和誤差分析
典例示范
例2 如圖甲所示是用“落體法”驗證機械能守恒定律的實驗裝置．
(g取9.80 m/s2)
(1)選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，打點計時器通以頻率為50 Hz的交變電流．用分度值為1 mm的刻度尺測得OA＝12.41 cm，OB＝18.90 cm，OC＝27.06 cm，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點，重錘的質量為1.00 kg.甲同學根據以上數據算出：當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了________ J；此時重錘的速度vB＝________ m/s，此時重錘的動能比開始下落時增加了________ J．
(結果均保留三位有效數字)
1.85
1.83　
1.67
B
先釋放了紙帶，再合上打點計時器的開關
素養訓練2　某同學利用打點計時器記錄重錘自由下落來驗證機械能守恒定律，他已安裝好部分實驗器材，如圖所示．
(1)圖中實驗器材需要用到的是________．
DEF　
解析：打點計時器有計時作用，故不需要秒表；圖中的打點計時器為電火花打點計時器，所以不需要學生電源，需要用到紙帶，刻度尺測量紙帶長度，以及重錘，為了減小誤差，應選質量較大的重錘，故選D、E、F.
(2)圖是按照正確的實驗操作得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G、H計數點為連續打下的各點(已知打點計時器的頻率f＝50 Hz，重力加速度g＝9.8 m/s2，重錘質量m＝200 g)．該同學選取BG段進行研究，通過計算求得B點的速度為0.905 m/s，G點的速度為________ m/s，以及重物在BG過程中動能的增加量為0.260 J，減少的重力勢能為________ J(以上結果均保留3位有效數字)．由計算數據得到重物下落過程中減少的重力勢能略大于增加的動能，造成的原因是____________________________________
1.85
0.270　
空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力影響
探究點三　創新實驗
典例示范
例3 某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律，頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，如圖所標數據為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如表所示．(當地重力加速度取9.8 m/s2，小球質量m＝0.2 kg，結果保留3位有效數字)
時刻 t2 t3 t4 t5
速度/m·s－1 4.99 4.48 3.98
(1)由頻閃照片上的數據計算t5時刻小球的速度v5＝________ m/s.
(2)從t2到t5時間內，重力勢能增加量ΔEp＝________ J，動能減少量ΔEk＝________ J．
(3)在誤差允許的范圍內，若ΔEp與ΔEk近似相等，即可驗證機械能守恒定律．由上述計算得ΔEp________ΔEk(填“＞”“＜”或“＝”)，造成這種結果的主要原因是_________________________
3.48
1.24　
1.28
＜
存在空氣阻力
解析：由計算可得ΔEp＜ΔEk，主要是由于存在空氣阻力．
素養訓練3　
利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示．
(1)實驗步驟：
①將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于1 m，將導軌調到水平；
②用游標卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30 mm；
③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝________ cm；
④將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；
⑤從數字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2；
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m.
答案：60.00(59.96～60.04)
解析：由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝60.00 cm(59.96～60.04)．
(2)用表示直接測量的物理量字母寫出下列所示物理量的表達式：
①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________．
②當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝____________和Ek2＝____________．
③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔEp減＝________(重力加速度為g)．


mgx
(3)如果ΔEp減＝________，則可認為驗證了機械能守恒定律．
Ek2－Ek1
解析：如果ΔEp減＝Ek2－Ek1，如果兩者在誤差允許范圍內相等，則可認為驗證機械能守恒定律．
1．某同學利用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落．
(1)裝置安裝完畢后，該同學先接通打點計時器，緊接著釋放紙帶進行實驗．重復該步驟兩次，然后在打出的紙帶中選取一條點跡清晰的紙帶．
(2)該同學選取的紙帶如圖所示，在紙帶上間距較大處開始每隔三個計時點取一個計數點，標記為1、2、3、4、5、6，測出相鄰兩個計數點的間距，分別表示為x1、x2、x3、x4、x5.已知重物質量為m，當地重力加速度為g＝10 m/s2，計時器打點頻率未知．為了驗證此實驗從打計數點2到打計數點5的過程中機械能守恒，需要計算出此過程中重物重力勢能的減少量ΔEp和動能的增加量ΔEk，則ΔEp＝___________，ΔEk＝__________________．(設交流電頻率為f，答案用符號表示)
mg(x2＋x3＋x4)　
(3)若本題中測得x1＝28.0 cm，x2＝38.0 cm，不考慮任何阻力，則本題中所用的交流電頻率為________ Hz.
40
2．利用如圖甲所示氣墊導軌裝置驗證鉤碼和滑塊所組成的系統機械能守恒．
(1)實驗前需要調節氣墊導軌水平，操作過程是：
①________(選填“掛上”或“不掛”)鉤碼，接通氣源；
②調節導軌底座旋鈕，使得滑塊能在導軌上處于___________狀態．
不掛
靜止
(或勻速直線運動)
解析：
①不掛鉤碼，這樣沒有拉力作為動力，接通氣源，是為了消除導軌的阻力；
②調節導軌底座旋鈕，使得滑塊能在導軌上靜止或者勻速運動；
(2)實驗中，接通氣源，滑塊靜止釋放后，測得數字計時器的讀數為t和滑塊釋放位置B與光電門A之間的距離為L.改變距離L，重復上述實驗多次，已知鉤碼質量m，滑塊質量M，遮光條寬度d.若在實驗誤差允許范圍內始終滿足等量關系mgL＝_____________(用上述物理量符號表示)，則系統機械能守恒．
(3)某實驗小組分析實驗數據時發現，系統增加的動能總是明顯大于鉤碼減小的重力勢能，其原因是____________________．
氣墊導軌右端偏高
解析：系統增加的動能總是大于鉤碼減小的重力勢能，說明可能是在調節導軌底座的操作過程中，使滑塊具有了初速度，即氣墊導軌右端偏高．
3．小李利用如圖所示的實驗裝置來探究物體在下落過程中機械能是否守恒．
下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．用天平測出重物的質量
B．按照圖示的裝置安裝器材
C．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上
D．釋放紙帶，立即接通電源開關打出一條紙帶
E．測量紙帶上某些點間的距離
F．根據測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
(1)請指出小李同學在實驗操作中不一定要進行的步驟是________．
(將其選項對應的字母填在橫線處)
A
(2)請指出圖中及在上述實驗操作中存在的不當或明顯錯誤的地方：
答案：
①B項中安裝器材時，圖中重物離打點計時器過遠，應使重物靠近打點計時器　
②C項中打點計時器不能使用直流電源，應使用交流電源　
③D項中實驗時應先接通電源，打點計時器工作穩定后再釋放重物
解析：B項中，安裝器材時圖中重物離打點計時器過遠，紙帶空白太長，應使重物靠近打點計時器，以在紙帶上打出更多的點．C項中打點計時器不能使用直流電源，應使用交流電源．D項中實驗時應先接通電源，打點計時器工作穩定后再釋放重物．
(3)與小李同班的小張同學利用光電門傳感器設計了如圖所示的實驗裝置來研究小物體自由下落時機械能是否守恒，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．實驗時測得A、B兩光電門之間的豎直距離為h，小物體從某高度處先后通過A、B，小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時間為t1，通過B的擋光時間為t2.
①請寫出小張同學能證明自由落體過程中小物體的機械能守恒時應滿足的關系式
②請指出小張同學的實驗設計和操作中可能會引起明顯誤差的地方(請至少寫出一種)6.實驗：驗證機械能守恒定律
課 標 要 求
1.理解實驗設計思路，明確實驗直接測量的物理量．
2．掌握利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的原理和方法．
3．能理解利用數字計時器等方法驗證機械能守恒定律的原理．
思 維 導 圖
必備知識·自主學習——突出基礎性　素養夯基
一、實驗目的
驗證只有重力做功時，系統的機械能守恒．
二、實驗原理
實驗裝置如圖所示．
通過實驗，求出做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和對應過程動能的增加量，在實驗誤差允許范圍內，若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律．
三、實驗器材
打點計時器、交流電源、紙帶、重物、刻度尺、鐵架臺(帶鐵夾)、導線．
[誤差分析]
(1)測量誤差：減小測量誤差的方法，一是測量下落距離時都從第1點量起，一次將各點對應下落高度測量完，二是多測幾次取平均值．
(2)系統誤差：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量ΔEk＝.必定稍小于重力勢能的減少量ΔEp＝mghn，改進辦法是調整安裝的器材，盡可能地減小阻力．
四、實驗步驟
(1)安裝器材：將打點計時器固定在鐵架臺上，用導線將打點計時器與電源相連．
(2)打紙帶：用手豎直提起紙帶，使重物停靠在打點計時器下方附近，先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打出一系列的點，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶．
(3)選紙帶：分兩種情況說明
①若選第1點到下落到某一點的過程，即用mgh＝mv2來驗證，應選點跡清晰，且第1、2兩點間距離接近2 mm的紙帶(電源頻率為50 Hz)．
②用＝mgΔh驗證時，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時選擇適當的點為基準點即可．
五、實驗結論
在實驗誤差允許的范圍內，自由落體運動過程機械能守恒．
[注意事項]
(1)打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要豎直架穩，使其兩限位孔在同一豎直線上，以減少摩擦阻力．
(2)重物應選用質量大、體積小、密度大的材料．
(3)應先接通電源，讓打點計時器正常工作，后松開紙帶讓重物下落．
(4)測長度，算速度：某時刻的瞬時速度的計算應用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt來計算．
關鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養形成
探究點一　實驗原理和操作
典例示范
例1 用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出低壓交流電和直流電兩種，重物從高處由靜止開始落下，重物拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．
(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重物的質量；
D．釋放懸掛紙帶的夾子，接通電源開關打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
其中沒有必要進行的步驟是________；操作不恰當的步驟是________．
(2)某同學做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，打下的一條紙帶如圖所示，0點為起始點，測得3點、6點、9點與第一點0間的距離分別為hA＝1.75 cm，hB＝7.00 cm，hC＝15.70 cm，交流電的周期是0.02 s，當地的重力加速度g＝9.8 m/s2，設重物的質量是m＝1.00 kg，則從0點到6點，重物的動能增量ΔEk＝________ J，重
物重力勢能減少量ΔEp＝________ J．(均保留兩位有效數字)
素養訓練1　在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中，電源的頻率為50 Hz，依次打出的點為0、1、2、…、n.則：
(1)如果用打出的點2到點6之間的紙帶來驗證，必須直接測量的物理量為________、________、________，必須計算出的物理量為________、________，驗證的表達式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)下列實驗步驟操作合理的排列順序是____(填寫步驟前面的字母)．
A．將打點計時器豎直安裝在鐵架臺上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落
C．取下紙帶，更換新紙帶(或將紙帶翻個面)重新做實驗
D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提著紙帶
E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重物下落的高度h1、h2、h3、…、hn，計算出對應的瞬時速度v1、v2、v3、…、vn
F．分別算出和mghn，在實驗誤差范圍內看是否相等
探究點二　數據處理和誤差分析
典例示范
例2 如圖甲所示是用“落體法”驗證機械能守恒定律的實驗裝置．(g取9.80 m/s2)
(1)選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，打點計時器通以頻率為50 Hz的交變電流．用分度值為1 mm的刻度尺測得OA＝12.41 cm，OB＝18.90 cm，OC＝27.06 cm，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點，重錘的質量為1.00 kg.甲同學根據以上數據算出：當打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了________ J；此時重錘的速度vB＝________ m/s，此時重錘的動能比開始下落時增加了________ J．(結果均保留三位有效數字)
(2)某同學利用他自己實驗時打出的紙帶，測量出了各計數點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數點對應的速度v，然后以h為橫軸、以v2為縱軸作出了如圖丙所示的圖線．圖線的斜率近似等于________．
A．19.6　　　B．9.8　　　C．4.90
圖線未過原點O的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
素養訓練2　某同學利用打點計時器記錄重錘自由下落來驗證機械能守恒定律，他已安裝好部分實驗器材，如圖甲所示．
甲
乙
(1)圖中實驗器材需要用到的是________．
(2)圖乙是按照正確的實驗操作得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G、H計數點為連續打下的各點(已知打點計時器的頻率f＝50 Hz，重力加速度g＝9.8 m/s2，重錘質量m＝200 g)．該同學選取BG段進行研究，通過計算求得B點的速度為0.905 m/s，G點的速度為________ m/s，以及重物在BG過程中動能的增加量為0.260 J，減少的重力勢能為________ J(以上結果均保留3位有效數字)．由計算數據得到重物下落過程中減少的重力勢能略大于增加的動能，造成的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
探究點三　創新實驗
典例示范
例3 某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律，頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，如圖所標數據為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如表所示．(當地重力加速度取9.8 m/s2，小球質量m＝0.2 kg，結果保留3位有效數字)
時刻 t2 t3 t4 t5
速度/m·s－1 4.99 4.48 3.98
(1)由頻閃照片上的數據計算t5時刻小球的速度v5＝________ m/s.
(2)從t2到t5時間內，重力勢能增加量ΔEp＝________ J，動能減少量ΔEk＝________ J．
(3)在誤差允許的范圍內，若ΔEp與ΔEk近似相等，即可驗證機械能守恒定律．由上述計算得ΔEp________ΔEk(填“＞”“＜”或“＝”)，造成這種結果的主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
素養訓練3　利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示．
(1)實驗步驟：
①將氣墊導軌放在水平面上，桌面高度不低于1 m，將導軌調到水平；
②用游標卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30 mm；
③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝________ cm；
④將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；
⑤從數字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2；
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m.
(2)用表示直接測量的物理量字母寫出下列所示物理量的表達式：
①滑塊通過光電門1和光電門2時瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________．
②當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝________和Ek2＝________．
③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔEp減＝________(重力加速度為g)．
(3)如果ΔEp減＝________，則可認為驗證了機械能守恒定律．
隨堂演練·自主檢測——突出創新性　素養達標　
1．某同學利用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落．
(1)裝置安裝完畢后，該同學先接通打點計時器，緊接著釋放紙帶進行實驗．重復該步驟兩次，然后在打出的紙帶中選取一條點跡清晰的紙帶．
(2)該同學選取的紙帶如圖所示，在紙帶上間距較大處開始每隔三個計時點取一個計數點，標記為1、2、3、4、5、6，測出相鄰兩個計數點的間距，分別表示為x1、x2、x3、x4、x5.已知重物質量為m，當地重力加速度為g＝10 m/s2，計時器打點頻率未知．為了驗證此實驗從打計數點2到打計數點5的過程中機械能守恒，需要計算出此過程中重物重力勢能的減少量ΔEp和動能的增加量ΔEk，則ΔEp＝________，ΔEk＝________．(設交流電頻率為f，答案用符號表示)
(3)若本題中測得x1＝28.0 cm，x2＝38.0 cm，不考慮任何阻力，則本題中所用的交流電頻率為________ Hz.
2．利用如圖甲所示氣墊導軌裝置驗證鉤碼和滑塊所組成的系統機械能守恒．
(1)實驗前需要調節氣墊導軌水平，操作過程是：
①________(選填“掛上”或“不掛”)鉤碼，接通氣源；
②調節導軌底座旋鈕，使得滑塊能在導軌上處于________狀態．
(2)實驗中，接通氣源，滑塊靜止釋放后，測得數字計時器的讀數為t和滑塊釋放位置B與光電門A之間的距離為L.改變距離L，重復上述實驗多次，已知鉤碼質量m，滑塊質量M，遮光條寬度d.若在實驗誤差允許范圍內始終滿足等量關系mgL＝________(用上述物理量符號表示)，則系統機械能守恒．
(3)某實驗小組分析實驗數據時發現，系統增加的動能總是明顯大于鉤碼減小的重力勢能，其原因是________________________________________________________________________．
3．小李利用如圖所示的實驗裝置來探究物體在下落過程中機械能是否守恒．
下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．用天平測出重物的質量
B．按照圖示的裝置安裝器材
C．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上
D．釋放紙帶，立即接通電源開關打出一條紙帶
E．測量紙帶上某些點間的距離
F．根據測量的結果計算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
(1)請指出小李同學在實驗操作中不一定要進行的步驟是________．(將其選項對應的字母填在橫線處)
(2)請指出圖中及在上述實驗操作中存在的不當或明顯錯誤的地方：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________.
(3)與小李同班的小張同學利用光電門傳感器設計了如圖所示的實驗裝置來研究小物體自由下落時機械能是否守恒，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．實驗時測得A、B兩光電門之間的豎直距離為h，小物體從某高度處先后通過A、B，小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時間為t1，通過B的擋光時間為t2.
①請寫出小張同學能證明自由落體過程中小物體的機械能守恒時應滿足的關系式__________________；
②請指出小張同學的實驗設計和操作中可能會引起明顯誤差的地方(請至少寫出一種)：________________________________________________________________________.
6．實驗：驗證機械能守恒定律
關鍵能力·合作探究
探究點一
【典例示范】
例1　解析：(1)沒有必要進行的步驟是C，本實驗是用自由落體運動驗證機械能守恒，驗證的是mgh＝mv2，所以質量可不用測；操作不恰當的步驟是BD，打點計時器連接的應該是交流電源，操作時應該先接通電源后釋放重物．(2)從0點到6點，重物的動能增量ΔEk＝＝，所以ΔEk＝×1×[]2J＝0.68 J，重物重力勢能減少量ΔEp＝mghB＝0.69 J.
答案：(1)C　BD　(2)0.68　0.69
素養訓練1　
解析：(1)要驗證打出的點2到點6之間的紙帶對應重物的運動過程中機械能是否守恒，應測出點2到點6的距離h26，要計算打下點2和點6時紙帶對應的速度v2和v6，必須測出點1到點3之間的距離h13和點5到點7之間的距離h57，驗證的表達式為mgh26＝.
(2)實驗操作順序為ADBCEF.
答案：(1)點2到點6之間的距離h26　點1到點3之間的距離h13　點5到點7之間的距離h57　打下點2時紙帶的瞬時速度v2　打下點6時紙帶的瞬時速度v6　mgh26＝　(2)ADBCEF
探究點二
【典例示范】
例2　解析：(1)當打點計時器打到B點時，重錘的重力勢能減小量ΔEp＝mg·OB＝1.00×9.80×18.90×10－2J≈1.85 J；打B點時重錘的速度vB＝＝ m/s≈1.83 m/s，此時重錘的動能增加量ΔEk＝＝×1.00×1.832 J≈1.67 J.
(2)由機械能守恒定律有mv2＝mgh，可得v2＝gh，由此可知圖線的斜率近似等于重力加速度g，故B正確．由圖線可知，h＝0時，重錘的速度不等于零，原因是該同學做實驗時先釋放了紙帶，然后才合上打點計時器的開關．
答案：(1)1.85　1.83　1.67　(2)B　先釋放了紙帶，再合上打點計時器的開關
素養訓練2　
解析：(1)打點計時器有計時作用，故不需要秒表；圖中的打點計時器為電火花打點計時器，所以不需要學生電源，需要用到紙帶，刻度尺測量紙帶長度，以及重錘，為了減小誤差，應選質量較大的重錘，故選D、E、F.
(2)因為打點計時器的頻率f＝50 Hz，故兩點之間的時間間隔為T＝＝0.02 s，由勻變速直線運動中間時刻瞬時速度等于平均速度可得G點的速度vG＝＝ m/s＝1.85 m/s，重物在BG段減少的重力勢能為ΔEp＝mgxBG＝0.2×9.8×(15.50－1.70)×10－2J＝0.270 J，重物下落過程中減少的重力勢能略大于增加的動能，造成的原因是空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力影響．
答案：(1)DEF　(2)1.85　0.270　　空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力影響
【典例示范】
例3　解析：(1)v5＝×10－2 m/s＝3.48 m/s.
(2)重力勢能的增加量ΔEp＝mgΔh，代入數據可得ΔEp≈1.24 J，動能減少量為ΔEk＝，代入數據可得ΔEk≈1.28 J.
(3)由計算可得ΔEp＜ΔEk，主要是由于存在空氣阻力．
答案：(1)3.48　(2)1.24　1.28　(3)＜　存在空氣阻力
素養訓練3　解析：(1)③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝60.00 cm(59.96～60.04)．
(2)①由于擋光條寬度很小，因此將擋光條通過光電門時的平均速度當作瞬時速度，擋光條的寬度l可用游標卡尺測量，擋光時間Δt可從數字計時器讀出，因此，滑塊通過光電門的瞬時速度可由計算，則滑塊通過光電門1時瞬時速度為v1＝，通過光電門2時瞬時速度為v2＝.
②當滑塊通過光電門1時系統(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能Ek1＝(M＋m)()2，通過光電門2時的總動能Ek2＝(M＋m)()2.
③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統勢能的減少量ΔEp減＝mgx.
(3)如果ΔEp減＝Ek2－Ek1，如果兩者在誤差允許范圍內相等，則可認為驗證機械能守恒定律．
答案：(1)③60.00(59.96～60.04)
(2)①　②(M＋m)()2
(M＋m)()2　③mgx
(3)Ek2－Ek1
隨堂演練·自主檢測
1．解析：(2)重物重力勢能的減少量ΔEp＝mgh＝mg(x2＋x3＋x4)，打點2時的速度v2＝＝(x1＋x2)，打點5時的速度v5＝(x4＋x5)，動能增加量ΔEk＝＝[(x4＋x5)2－(x1＋x2)2].
(3)由于x2－x1＝g()2，代入數據得f＝40 Hz.
答案：(2)mg(x2＋x3＋x4)　[(x4＋x5)2－(x1＋x2)2]
(3) 40
2．解析：(1)①不掛鉤碼，這樣沒有拉力作為動力，接通氣源，是為了消除導軌的阻力；②調節導軌底座旋鈕，使得滑塊能在導軌上靜止或者勻速運動；
(2)系統的動能增量為(M＋m)()2－0，若在實驗誤差允許范圍內，重力勢能轉化為動能，則mgL＝(M＋m)；
(3)系統增加的動能總是大于鉤碼減小的重力勢能，說明可能是在調節導軌底座的操作過程中，使滑塊具有了初速度，即氣墊導軌右端偏高．
答案：(1)不掛　靜止(或勻速直線運動)
(2)(M＋m)()2　(3) 氣墊導軌右端偏高
3．解析：(1)因為需要比較mgh和mv2的大小關系，即使不測量m，也可達到目的，因此不一定要進行的步驟是：用天平測出重物的質量，A正確．(2)B項中，安裝器材時圖中重物離打點計時器過遠，紙帶空白太長，應使重物靠近打點計時器，以在紙帶上打出更多的點．C項中打點計時器不能使用直流電源，應使用交流電源．D項中實驗時應先接通電源，打點計時器工作穩定后再釋放重物．(3)本實驗中利用小物體通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，可得物體經過光電門A、B時的速度分別為v1＝，v2＝，據機械能守恒定理可得mgh＝，聯立可得()2－()2＝2gh，可能會引起明顯誤差的有：A、B兩光電門之間的豎直距離h的測量誤差；物體上擋光片的寬度d偏大，導致瞬時速度測量不準確．
答案：(1)A　(2)①B項中安裝器材時，圖中重物離打點計時器過遠，應使重物靠近打點計時器　②C項中打點計時器不能使用直流電源，應使用交流電源　③D項中實驗時應先接通電源，打點計時器工作穩定后再釋放重物
(3)①()2－()2＝2gh　②A、B兩光電門之間的豎直距離h的測量誤差；物體上擋光片的寬度d偏大，導致瞬時速度測量不準確

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