試驗：驗證機械能守恒定律●誤差分析1．減小測量誤差：一是測下落距離時都從0點量起，一次將各打點對應下落高度測量完，二是多測幾次取平均值．2．誤差來源：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增長量ΔEk＝mv必然稍不不小于重力勢能的減少許ΔEp＝mghn，改善措施是調整器材的安裝，盡量地減小阻力．

●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平面內以減少摩擦阻力．2．重物密度要大：重物應選用質量大、體積小、密度大的材料．3．一先一后：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.

教材原型試驗例(·天津卷，9(2))如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，運用此裝置驗證機械能守恒定律．①對于該試驗，下列操作中對減小試驗誤差有利的是________．A．重物選用質量和密度較大的金屬錘B．兩限位孔在同一豎直面內上下對正C．精確測量出重物的質量D．用手托穩重物，接通電源后，撤手釋放重物

②某試驗小組運用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按對的操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示，紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一種點．重物下落高度應從紙帶上計時點間的距離直接測出，運用下列測量值能完畢驗證機械能守恒定律的選項有________．A．OA、AD和EG的長度B．OC、BC和CD的長度C．BD、CF和EG的長度D．AC、BD和EG的長度【變式訓練】(·北京卷)運用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”試驗．(1)為驗證機械能與否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的________．A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量和勢能變化量C．速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________．A．交流電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)

(3)試驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶．在紙帶上選用三個持續打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC.已知當地重力加速度為g，打點計時器打點的周期為T.設重物的質量為m.從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝________，動能變化量ΔEk＝________.(4)大多數的試驗成果顯示，重力勢能的減少許不小于動能的增長量，原因____．A．運用公式v＝gt計算重物速度B．運用公式v＝計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次試驗取平均值的措施(5)某同學想用下述措施研究機械能與否守恒：在紙帶上選用多種計數點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數點的重物速度v，描繪v2—h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒．請你分析論證該同學的判斷根據與否對的．

試驗拓展與創新1．試驗器材、裝置的改善2．速度測量措施的改善由光電門計算速度3．試驗方案的改善運用自由落體運動的閃光照片驗證機械能守恒定律．

例(·蘭州診斷)用如圖所示的氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律，在氣墊導軌上安裝了兩光電門1、2，在滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細線繞過滑輪與鉤碼相連(1)在調整氣墊導軌水平時，滑塊不掛鉤碼和細線，接通氣源后，給滑塊一種初速度，使它從軌道右端向左端運動，發現滑塊通過光電門1的時間不不小于通過光電門2的時間．下列選項中可以實現調整導軌水平的措施是_____．A．調整P使軌道左端升高某些B．調整P使軌道左端減少某些C．遮光條的寬度應合適大某些D．滑塊的質量增大某些

(2)試驗時，測得光電門1、2間的距離為L，遮光條的寬度為d，滑塊和遮光條的總質量為M，鉤碼質量為m，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間間隔為Δt，則計算滑塊通過光電門速度的體現式為__________，若用v1、v2分別表達通過光電門1、2的速度，則系統機械能守恒成立的體現式為_________________________．

【變式訓練】(·遼寧鐵嶺模擬)在驗證機械能守恒定律的試驗中，小明同學運用傳感器設計試驗：如圖甲所示，將質量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t0，變化小球下落高度h，進行多次反復試驗．(1)用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d＝________mm；(2)為直觀判斷小球下落過程中機械能與否守恒，應作下列哪一種圖象()A．h－t圖象B．h－1/t圖象C．h－t2圖象D．h－1/t2圖象(3)經對的的試驗操作，小明發現小球動能增長量mv2總是稍不不小于重力勢能減少許mgh，你認為增長釋放高度h后，兩者的差值會________(選填“增大”“縮小”或“不變”)．

隨堂訓練·即時鞏固1．(·四川卷，8Ⅰ)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能．將彈簧放置在水平氣墊導軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側的B、C位置各安裝一種光電門，計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連．先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x.(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的體現式是________．(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量________．A．彈簧原長B．當地重力加速度C．滑塊(含遮光片)的質量(3)增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將________．A．增大B．減小C．不變

2．為了“驗證機械能守恒定律”，某學生想到用氣墊導軌和光電門及質量為m的小車來進行試驗，如圖所示，他將長為L、本來已調至水平的氣墊導軌的左端墊高H，在導軌上的兩點處分別安裝光電門A和B，然后將小車從導軌上端釋放，光電門自動記錄小車通過A、B光電門時，車上擋光片的擋光時間Δt1、Δt2，用游標卡尺測得擋光片寬度為d.(1)要驗證小車在運動過程中機械能守恒，還必須測出_________________________________．(2)本試驗驗證機械能守恒定律的原理式為______________________________(用上面已知測量量和還必須測出的物理量的符號表達)．

3．(·河北衡水中學期末)在用“落體法”做“驗證機械能守恒定律”的試驗時，小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖甲所示，他舍棄前面密集的點，以O為起點，從A點開始選用紙帶上持續點A、B、C、…，測出O到A、B、C、…的距離分別為h1、h2、h3、…，電源的頻率為f.(1)為減小試驗誤差，下列做法對的的是______．A．選用質量大、體積小的重錘B．安裝打點計時器時兩限位孔在同一豎直線上C．釋放紙帶前，手應提紙帶上端并使紙帶豎直D．重錘下落時手一直提住紙帶上端，保持紙帶豎直(2)小明通過試驗測得數據(有阻力的影響)，畫出的v2－h圖象如圖乙所示．已知直線斜率為k，則當地重力加速度g_____k/2(填“>”“＝”或“<”)(3)另有四位同學在圖乙的基礎上，畫出沒有阻力時的v2－h圖線，并與其比較，其中對的的是________．

D

D3.04gh2

a10.0

x7.某同學運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0.05s閃光一次，圖丙中所標數據為實際距離，該同學通過計算得到不一樣步刻的速度如下表(當地重力加速度取9.8m/s2，小球質量m=0.2kg，成果保留三位有效數字)：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，重力勢能增量△Ep=______J，動能減少許△Ek=______J.

③在誤差容許的范圍內，若△Ep與△Ek近似相等，從而驗證了機械能守恒定律.由上述計算得△Ep______△Ek(選填“>”“<”或“=”)，導致這種成果的重要原因是______．

等于等于守恒不不小于9.探究小組運用傳感器研究小球在擺動過程中的機械能守恒規律，試驗裝置如圖所示.在懸點處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動過程中各時刻的拉力值.試驗過程如下：

(1)測量__________________________________；(物理量、符號)

(2)將小球拉離平衡位置某一高度h處無初速度釋放，在傳感器采集的數據中提取最大值為F，小球擺到最低點時的動能體現式為______________________(用上面給定物理量的符號表達)；

(3)變化高度h，反復上述過程，獲取多組