篇一：2015年秋季高三物理实验专题(动能定理)
高三物理 实验专题
知识点一、实验原理
一、实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。
二、实验原理：在自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总机械能守恒； （1）以重物下落的起始点O点为基准，设重物下落的质量为m，某时刻的瞬时速度为v，下落的高度为h，则应该有mgh?出速度v、下落高度h，即可验证机械能守恒；
12
mv；测2
（2）找任意两点A、B，分别测出两点的速度vA、vB以及两点间的距离?h，若机械能守恒，有?Ek??Ep； 三、实验仪器：打点计时器、纸带、刻度尺、铁架台（带铁夹）、 重物、学生电源；
四、主要步骤：
1、把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点记时器与交流电源连好； 2、用手握着纸带上端并让纸带保持竖直，让重物静止地靠近打点计时器； 3、接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点，断开电源； 4、处理数据得出结论
五、注意事项：
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.选用质量、密度大的重物，减小空气阻力的影响；
3.尽量挑选第一、二两点间距接近2mm、点迹清晰呈一条直线的纸带； 4.位移测量时尽量选择长一些，减小测量误差；
例题：
1、在一次实验探究课上，某同学利用自由落体来探究机械能守恒定律，该同学开始实验时 的情形如图所示，他将电磁打点计时器接通低压电源后释放纸带． （1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方
①；
②；
（2）该同学在教师的引导下规范了实验操作，重新进行实验，得到了几条（3-5
条）打出一系列点的纸带，在选点验证机械能守恒时，有以下几种方案，其中对选取纸带的1、2两点间距离要求小于或接近2mm的是方案，（填“一”或“二”）
方案一：利用起始点和第n点计算； 方案二，任取两点计算．
（3）该同学最终选择了方案一，结合图象法进行数据分析，他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v，根据实验数据作出
2
12
v?h图象，其中图象的斜率表示．
2
2、某实验小组利用如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知重锤质量m=1.00kg，当地的重力加速度g=9.80m/s2．
（1）实验小组选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，测得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm，打点计时器通以50Hz的交流电．根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J；此时重锤的动能比开始下落时增加了J，根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题可能是．（计算结果保留三位有效数字）
（2）在图2所示的纸带基础上，某同学又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v为纵轴画出的图线应是图中的______
，图线的斜率表示
______．
3、（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。
（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于的数值。
（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2??为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第号和第号计数点之间的过程为研究对象。
2
（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=m/s，重锤的动能EkB=J。
2
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
知识点二、动能定理 一、恒力做功 1.实验装置：
2.实验原理：mgh?W合?3.实验步骤：
（1）把打点计时器安装在长木板上，不挂重物时，平衡摩擦力；使小车匀速下滑，打出一条均匀的纸带； （2）挂上重物，绕过定滑轮使细绳平行与长木板，让小车靠近打点计时器； （3）接通电源，放开纸带；小车带动下打出一条清晰的纸带；重复2~3次； （4）测出m、M、vt、v0、h； （5）处理数据，得出结论； 4.注意事项：
（1）平衡摩擦力时，要轻推小车使其打出一条均匀的纸带；改变小车质量m，不需要重新平衡； （2）要使重物的重力mg近似等于细绳对小车的拉力F，必须满足m<<M(小车质量)； 5.误差分析：
（1）系统误差：F<mg；
（2）偶然误差：测量过程中读数的误差；
6.实验结论：在误差允许范围内，合外力对物体所做的功等于物体动能的改变。 二、変力做功 1.实验装置：
112
Mv2?Mv0，通过天平测出m、M，以及纸带测出h、vt、v0。 t22
2.实验原理：探究功与物体动能变化的关系；为简化实验可以将小车初速度设置为零；通过增加橡皮筋的条数来使橡皮筋对小车做的功成倍增加，通过打点计时器测量小车末速度。 3.实验步骤：
（1）按图所示安装好一起，平衡摩擦力；
（2）用一条橡皮筋做实验，用打点计时器测出小车的末速度v1，记录此时橡皮筋做功为W1； （3）用两条橡皮筋做实验，用打点计时器测出小车的末速度v2，记录此时橡皮筋做功为W2； （4）用三、四条。。。
4.注意事项：
（1）平衡摩擦力，使整个过程只有橡皮筋的力做功； （2）橡皮筋应选取的规格要一致；
（3）测小车末速度时，要找纸带上均匀的部分来求； 5.实验分析：
（1）小车末速度求法：小车最后做匀速直线运动，用打出的均匀纸带求出末速度，v?（2）根据数据在坐标纸上做出W—v的图像；
（3）误差分析： ①橡皮筋的粗细不一致，导致做的功与条数不成正比；
②平衡摩擦力倾角过大或过小； ③纸带上没有小车匀速运动的时刻；
6.实验结论：在误差允许范围内，功W与V的平方成正比； 例题：
1、某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、 小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态． 若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有．
（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是，实验时首先要做的步骤是．
（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1< v2）．则本实验最终要验证的数学表达式为（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．
2、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，实验装置如图所示，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，表明W∝；如果不是直线，可考 虑是否存在W?v、W?v、W?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、。。
2
2
s； t
v等关系。
篇二：试验验证动能定理
实验：利用自由落体运动验证动能定理
（请注意本次实验内容与“验证机械能守恒定律”实验的实验原理、器材、理
论分析都是相同的，所以同学们慎重保管好此资料）
一．实验目的
验证物体运动过程中，合外力做功等于物体动能的改变。
二．实验原理
1．在只有重力做功的自由落体运动中。若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力做功为__________，动能的增加量为__________，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了动能定理．
2．速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。如下．．．．．．．．．．．．．．．．图所示，计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，则vn＝__________。若给出的数据是hn和hn＋1，则vn＝__________
【特别提醒】：
①公式中T指的是相邻计数点之间的时间间隔，任何题目肯定有明示或暗示的字词，对T的取值有说明：
若直接以纸带上连续的点作为计数点，则T=________s； ．．．．．．．．
若以纸带上每5个点为一个计数点，（即在纸带上A、B之间还有4个点未标出），则T=_________s
②纸带上的数据是用刻度尺测出的物理量，单位通常是cm或mm，代入公式运算时，要注意把其化成m。
③注意看清问题的结果是保留“几位效数字”还是“小数点后几位” ．．．．．．．．．．．
3. 实验器材
铁架台(含铁夹)，________，学生电源，纸带，复写纸，导线，_________，重物(带纸带夹)．
若使用电磁式打点计时器，其工作电压为_______V，打点周期为_______s; 若使用电火花打点计时器，其工作电压为_______V，打点周期为_______s;
4.注意事项
①．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在___________，以减小摩擦阻力．
1
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，先___________，打点计时器工作稳定后，再_____________．
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．如果不测出物体质量时，只需验证 _____ ＝ ghn 也可以动能定理．其中g的大小与地理位置有关，实验前必须要查阅重力加速度表，找出当地重力加速度的具体数值。 ⑥．速度不能用vn＝gtn或vn?
2ghn计算。因为在匀加速直线运动中，牛顿运动定律与
动能定理逻辑上是统一的，一旦使用牛顿运动定律公式计算，其实已经无形中认定了动能定理的正确性，再实验验证动能定理是否正确已经没有实验意义。
三．实验步骤 1．仪器安装
按图5－6－2所示将检查、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______________的地方．先_________，后_________，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3～5次实验． 3.选纸带。
本实验中，要尽量减小纸带摩擦力与空气阻力带来的影响。从上述的3~5条纸带中，应选点迹清晰，打点成一条直线，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带．
四．数据处理办法（2种）
（1）方法1：利用起始点和纸带上的第n点。
假设o点为自由落体运动的起点，从o到n，若测出o到n的距离hn , 算出n点的速度vn 则利用数据验证公式mghn?
（2）方法2：任取两点计算
(1)任取两点A、B测出hAB，算出mghAB.
(2)利用计算速度的办法分别算出A、B两点的速度vA和vB，再算出
12mvn中的等号是否成立。 2
1212
mvB?mvA的值． 22
（请思考：为什么要用EKA —EKB？如何测出A点、B点速度，需要哪些数据？） (4)在实验误差允许的条件下，从A~B,若mghAB?守恒定律．
五．误差分析
1
．系统误差：本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服阻力做功，所以重力做功其实是
2
1212
mvB?mvA成立，则验证了机械能22
________动能的改变量（填略大于，等于，略小于）。这是不可避免的，属于系统误差，改进的方法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．
2．偶然误差：本实验的另一误差来源于长度的测量，属于偶然误差．减小误差的方法是测量物体的下落距离时，所选的距离尽可能大一些，或者多次测量取平均值．
【练习1】小明同学利用图所示的实验装置，进行“验证机械能守恒定律”的实验.
（1）若该实验采用电火花打点计时器，则该打点计时器需要的是_______电压（填直流、交流），电压大小为________V。
（2）若实验室没有给出重锤的质量，实验前________测量重锤的质量（填需要、不需要）。小明按图中所示，正确安装好仪器后，合理的操作是：先__________ ,让打点计时器工作打点，再放手让重锤向下做__________运动，然后________，最后取下纸带，对纸带上的点痕进行测量计算。
（3）该实验需要用到重力加速度g的大小，获得方法是( ) A. 查表找出当地重力加速度g的具体大小 B. 利用纸带数据，先计算出g的大小
22
C. g取9.8m/s D. g取10m/s
(4) 小明同学选取以下的一段纸带，A、B、C、D、E为纸带上连续的点，其中A为纸带上的第一个的点，现对AD段进行研究．其中D点对应的速度VD=_______m/s;重物下落的高度为hAD=________cm（全部结果保留3位有效数字）；假设重力加速．．．．度为g，则还应计算 与 ________________大小是否相等（填字母表达式）；
．．
(5) 利用以上纸带，小明同学经过计算后，发现实验结果误差较大。请你找出小明实验时存在的问题：安装实验装置时存在的问题是 ；研究纸带时存在的问题是 ，导致实验误差可能较大．
【练习2】.在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰
的纸带(如图5－6－3所示)，把第一个点记为O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.
（1）根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力做功为________J，动能的增加量等于________J(以上数据均取取三位有效数字)．
3
【练习3】．(双选)在“利用自由落体运动验证动能定理”的实验中，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( ) A．用天平称出重物的质量
B．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来
C．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度 D．接通电源，待打点稳定后释放纸带 E．用秒表测出重物下落的时间
【练习4】.(单选) 利用图所示装置进行验证动能定理实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的方案是( ) A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，v2
测算出瞬时速度v，并通过h计算得出高度h
2g
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
【练习5】．(2013届珠海模拟)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在
纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图5－6－7所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：
(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律；
(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________J，动能增加量ΔEk＝________J(结果取三位有效数字)；
(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高v2
度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象是图中的________．
2
4
篇三：6.验证动能定理实验
6.验证动能定理实验
1.(2014朝阳一模)某实验小组采用如图3所示的装置探究“合力做功与动能变化的关系”。打点计时器工作频率为50Hz。
实验的部分步骤如下：
a．将木板的左端垫起，以平衡小车的摩擦力；
b．在小车中放入砝码，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； c．将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源；
d．改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c的操作。
①在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，钩码的重力做____功(填“正”或“负”)；
②图4是某次实验时得到的一条纸带，他们在纸带上取计数点O、 A.
B. C. D和E，用
最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v。请将C点对应的测量和计算结果填在下表中的相应位置。
图4
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2
③实验小组认为可以通过绘制?v2?s图线来分析实验数据(其中?v2?v2?vO，v是各计数点
对应时刻小车的瞬时速度，vO是O点对应时刻小车的瞬时速度)。他们根据实验数据在图5中标出了O、
A.
B.
D. E对应的坐标点，请
你在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出?v2?s图线。
④实验小组计算了他们绘制的?v2?s
图线的斜率，发现该斜率大于理论值，其原因可能是___________________。
2.(2014海淀二模)21．(1)探索究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图甲所示。实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为W0、2W0、3W0、4W0……
①实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是_________(填写字线代号)。
A. 为了释放小车后小车能做匀加速运动 B. 为了增大橡皮筋对小车的弹力
C. 为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 D. 为了使小车能获得较大的动能
②图乙是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一部分，
v已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度m=_________m/s。
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③几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得最大速度vm的数据，并利用数据绘出了图丙所示的四个图象，你认为其中正确的是___________。
3.(2014海淀反馈)(1)为探究力对同一个原来静止的物体所做的功与物体获得的速度的关系，可通过如图所示的实验装置进行：在木板上钉两个铁钉，将并接在一起的相同的橡皮筋的两端固定在铁钉的顶端，橡皮筋的中央都挂在小车前端上方的小挂钩上，通过拉动小车使橡皮筋伸长，由静止释放小车，橡皮筋对小车做功，再利用打点计时器和小车后端拖动的纸带记录小车的运动情况。
现有主要的探究步骤如下：
a．保持小车由静止释放的位置相同，通过改变并接在一起的相同橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……；
b．由打点计时器打出的若干条纸带分别求出小车各次运动的最大速度v1、v2、v3……； c．做出W-v图象；
d．分析W-v图象。如果W-v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系。
①在实验中，除了图中已有的实验器材以及电源、导线、开关以外，还需要哪种测量工具？答：。
②对于该实验，下列操作中属于实验要求的是 ··················································· ()
A. 小车每次都应从静止开始释放
B. 实验中应将平板倾斜适当角度以平衡摩擦力
C. 应在纸带上选取点迹间隔均匀的部分计算小车的最大速度v D. 必须测量出小车的质量
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图
③图7给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A. B. C. D. E各点的距离分别为OA=5.65cm，OB=7.12cm，OC=8.78cm，OD=10.40cm，OE=11.91cm。已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度vm。(要求保留2位有效数字)
运动方向
图
7
4.(2014通州二模)(2)为了探究动能定理，一位同学设计了如图6所示的实验装置。他先固定并调整斜槽，让末端O点的切线水平，再将一木板竖直放置并固定，木板到斜槽末端O的水平距离为s，使小球从斜槽上某一标记点由静止释放，若小球到达斜槽底端时下落的高度为H、小球从O点做平抛运动
击中木板时下落的高度为y。
①假定斜槽光滑，小球由静止滑下到击中木板的过程中，满足动能定理的关系式为：__________；利用此装置还可以做______________实验；
②若斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ(只考虑滑动摩擦力，且小球与水平槽之间的摩擦不计)，小球由静止滑下到击中木板的过程中，满足动能定理的关系式是：___________；
③改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，能得到多组关于H和y的数据，若以H为横坐标，从①、②中的关系式可知以_______为纵坐标，通过描点作图，能得到一条倾斜的直线。
6.验证动能定理实验
1.(2)①正②6.000.54③答案见下图
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④木板的左侧垫的过高 2.(18分) (1)(共6分)
①C (2分)②1.22(2分)③D(2分) 3.
(1)①刻度尺；②ABC ③0.83
4.①；验证机械能守恒定律(6分)；②(3分)；
③(3分)
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《验证动能定理的高中物理实验》出自：百味书屋
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