高一物理必修2实验复习学案

高一物理复习学案NO.6

实验复习

实验一：研究平抛运动

实验器材:斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图

钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。

实验步骤：

①安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左

上角固定斜槽,并使其末端保持水平;

②调整木板:用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向,

并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板;

③确定坐标轴:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口

时球心在木板上的水平投影点O ,O 即为坐标原点,再利用铅垂线在纸上画出通过O 点的竖直线,即y 轴 ④确定小球释放点:选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放,使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角;

⑤描绘运动轨迹:把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,用铅笔在该位置画上一点,用同样的方法,从同一位置释放小球,在小球运动路线上描下若干点.

⑥用平滑的曲线连结各点，测量并计算，得出实验结论。

注意事项：

1、应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触；

2、小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；

3、坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。

问题一：已知原点求初速度 问题二：不知原点求初速度

例1、在“研究平抛物体的运动”的实验中，记录了下图所示的一段轨迹

ABC.已知物体是由原点O 水平抛出的，C 点的坐标为（60，45），则平抛物体的

初速度为v 0=___________m/s ，物体经过B 点时的速度v B 的大小为

v B =___________m/s.（取g=10 m/s 2）

例2、一个学生在做平抛运动的实验时只描出了如图所示的一部分曲线，于是

他在曲线上任取水平距离Δx 相等的三点a 、b 、c,量得Δx=0.10 m ，又量得它们之

间的竖直距离分别为h 1=0.10 m,h 2=0.20 m ，取g=10 m/s 2,利用这些数据可以求出：

（1）物体被抛出时的初速度为____________m/s;

（2）物体经过点b 时的竖直速度为____________m/s.

t x v t v x g

y t gt y =?==?=002221T

x T x v gT y y 2

10212===-

实验二：探究功与物体速度变化的关系

实验器材：木板、小车、橡皮筋(若干）、打点计时器、电源、

纸带、钉子2枚

实验步骤：

1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力。

2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的长度，

记下小车的位置，理好纸带，接通电源，释放小车；关闭电源，取下纸带。

3、换新纸带，改用2条、3条…同样的橡皮筋进行实验，仍从同一位置释放小车，以保证每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。

4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功记为w ，第二次，第三次。。。记为2w ，3w

5、对测量数据进行估算，大致判断两个量的可能关系，然后以w 为纵坐标，v 或v 2 （或其它）为

横坐标作图。

注意问题：测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v

问题1：如何测量小车的速度？

利用打点计时器打出的纸带

问题2：纸带上打出的点并不都是均匀的， 应该采用那些点来计算小车的速度？

取点迹清晰且间距均匀的部分

例3、在探究功与物体速度变化关系的实验中， 下列叙述正确的是（ ）

A ．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B ．实验中，橡皮筋第二次的伸长长度是第一次伸长长度的二倍

C ．实验中长木板表面应该尽量光滑且水平放置

D ．每次实验都必须先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

例4、某同学在探究功与物体速度变化关系的实验中，设计了

如图（a ）所示的实验，将纸固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器，先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的

地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点，得到的纸带如图(b)所示．O 点为计时器打

下的第一个点，该同学对数据进行了下列处理：取OA ＝AB ＝BC ，

并根据纸带算出了A 、B 、C 三点的速度分别为v A ＝0.12m/s ，v B ＝0.17m/s ，v C ＝0.21m/s ．试根据以上数据大致判断重力所做的功

W ∝v 2．

实验三：验证机械能守恒定律

实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。 实验步骤：

1、将打点计时器固定在铁架台上，把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。

2、用手提着纸带的上端，使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，然后关闭电源。

3、更换纸带，重复几次。

4、选择合适的纸带，处理数据。 B A O (b)

C (a) 第6题

实验原理：

在自由落体运动中，若物体下落高度h 时的速度为v ,则mgh=mv 2/2。

若纸带的起始点不清晰或损坏，应在点迹清晰的部分取两个点，验证?E P 减=?E K 增。

注意问题：

1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，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、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm 的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。

4、如何测量物体的瞬时速度？

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。不能用v=gt 和v=gh 2。 例5、如图5-8-6所示，是本实验中选定的一条较理想的纸带，纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的 ，图中A 为打下的第一点，各相邻点间时间间隔均为T ，有关距离标示在图中，当打点计时器打C 点时，物体动能的表达式为 ；若以打A 点时重物位置为零势能位置，则打C 点时，物体的机械能表达式为 .

例6、在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图5-8-4.其中O 是起始点，A 、B 、C 是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O 到A 、B 、C 各点的距离,并记录在图中(单位cm).

⑴这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_____ ,应记作_______cm.

⑵该同学用重锤在OB 段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g =9.80m/s 2，他用AC

段的平均速度作为跟B 点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_______，而动能的增加量为________，(均保留3位有效数字，重锤质量用m 表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量，原因是___________________________________________.

⑶另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB 段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点O 数起，图中的B 是打点计时器打下的第9个点.因此他用v B =gt 计算跟B 点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为________，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量,原因是______________________________________.

巩固练习：

1、某同学做平抛运动实验时，在白纸片上只画出了表示竖直向下方向的y 轴

和平抛物体运动轨迹的后一部分，而且漏标了抛出点的位置，如图所示.这位同学希

望据此图能测出物体的初速度，请你给他出出主意：

（1）简要说明据此图测定该物体初速度的方法____________.

（2）需要增加的测量工具有____________.

（3）用测量出的物理量表示测量的结果：v 0=____________.

2、在“研究平抛物体的运动”的实验中：

（1）为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，

检查方法是________________________________________________________

O A B C 9.51 15.7 12.42 图5-8-4

A B C D E F

S 1 S 2 S 3 S 4

图5-8-6

（2）小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x 轴和y 轴，竖直线是用___________来确定的。

（3）验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：在水平方向从起点处取两段连续相等的位移与曲线交于两点，作水平线交于y 轴，两段y 辆位移之比为___________。

（4）某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是__ _______________________________________________

（5）该同学在轨迹上任取一点M ，测得坐标为（x,y ），则初速度的测量值为___________，真实值为___________.

3、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是（ ）

A 、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s 、2s 、3s ……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就是W 、2W 、3W ……

B 、让小车通过相同的距离，第1次力为F 、第2次力为2F 、第3次力为3F ……实验时，力对小车做的功就是W 、2W 、3W ……

C 、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W 、2W 、3W ……

D 、利用弹簧秤测量对小车的拉力F ，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s ，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W 、2W 、3W ……

4、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是（ ）

A 、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求

B 、木板的倾斜程度在理论上应满足：重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力

C 、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的

D 、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的

5．在用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验中，用天平称得重物的质量为0.5m kg =，所用电源的频率为50Hz ，某同学通过正确的实验操作得到了一条理想的纸带。纸带上打出的点如图所示（纸带上的O 点是第一个打印点，A 、B 、C 、D 、E 分别是每打两个点的时间作为计时单位取的记数点，图中数据单位为毫米），已知当地的重力加速度29.8/g m s =。选择B 点为初始点，D 点为终点，则从打下B 点到打下D 点的过程中，重物的重力势能的减少量为___________p E ?=J ；重物动能的增加量为__________k E ?=J 。（保留3位有效数字）

6．(11分)利于如图所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB 是固定

的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光

电门，当光电门中有物体通过时与它们连线的光电计时器(都没有画出)能够

显示挡光时间．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计

时器显示的挡光时间分别为 5.00×10－2s 、2.00×10－2s.已知滑块质量为

2.00kg ，滑块沿斜面方向的长度为5.00cm ，光电门1和2之间的距离为0.54m ，g 取9.80m/s 2，取滑

块经过光电门时的速度为其平均速度．

(1)滑块通过光电门1时的速度v 1＝________m/s ，通过光电门2时的速度v 2＝________m/s ；

(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________J ，重力势能的减少量为________J.

(3)由以上数据，得出的结论是____________________．

??????

O A B C D E 0125.0195.0280.0381.5497.5mm 单位：

高一物理必修二实验复习学案答案

例1、答案：2 22 解析：由平抛运动公式可得：v 0=g h s 2=1010452106022--??? m/s=2 m/s

B 点的竖直坐标：y B =21gt 2=2

1×10×(2)1040(22-?) m=0.2 m v B =220y v v +=gh v 220+=2.010222??+ m/s=22 m/s.

例2、答案：1.0 1.5

解析：（1）a →b →c,水平距离相等，则对应相等的时间，设a →b,b →c ，

平抛运动时间均为T.则由Δx=v 0T Δh=h 2-h 1=gT 2得：T=0.1 s ，

v 0=1.0 m/s.（2）据匀变速直线运动v =v 中时得：v by =

T h h 221+=1.0220.010.0?+ m/s=1.5 m/s. 例3、D

例4、可知：::1:2:3OA OB OC W W W =

动能23117.2102k A E mv m J -=

=?

例5、(1)位置 (2)213)2(21T S S m - (3) 2213)2(21mgS T

S S m -- 例6、⑴OC ，15.70 ⑵1.22m ，1.20m ，大于，v 是实际速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能；⑶1.23m ，小于，v 是按照自由落体计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大. 巩固练习:

1、答案：（1）画出三条两两之间等距离（Δx ）的与y 轴平行的竖

线，分别与轨迹曲线交于A 、B 、C 三点，过这三点各作一条垂直于

y 轴的线.测量A 、B 之间的竖直距离y1和A 、C 之间的竖直距离y2，

根据以上数据可算出初速.（如图示）

（2）刻度尺 （3）Δx 122y y g -

2、答案：（1）看小球在末端是否滚动

（2）重垂线

（3）1∶3

（4）坐标原点应建立在水平槽口正上方球心处，而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处

2321 1.44102k B E mv m J -==?2231 2.2102

k C E mv m J -==?

（5）x

y g 2 x )(2r y g

+(r 为小球半径） 解析：（1）（2）略

（3）竖直方向小球做初速度为0的匀加速直线运动，则两相邻相等时间内的竖直位移之比为1∶3.

（4）略

（5）初速为零的匀加速直线运动，在第1和第2个相邻相等时间内位移之比为1∶3，任一点M 的坐

标为（x,y ）,则y=21

gt 2,v 0t=x,故v 0=x

y g 2,因真正抛出点应在球心处，故真实值为x )(2r y g +（r 为小球半径）

3、C

4、BC

5．0.914；0.908

6、【解析】 (1)光电门记录的瞬时速度取经过光电门时的平均速度v 1＝L t 1＝0.050.05

m/s ＝1.00m/s v 2＝L t 2＝0.050.02

m/s ＝2.50m/s. (2)ΔE k ＝12

m (v 22－v 21)＝5.25J ΔE p ＝mgs 12sin30°＝2×9.8×0.54×0.5J ＝5.29J.

(3)在实验误差允许的范围内，ΔE k ＝ΔE p ，所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒．

【答案】 (1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29 (3)在实验误差允许的范围内，ΔE k ＝ΔE p ，所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒