1 / 9 高一物理必修 2 实验专题复习 实验一：研究平抛物体的运动 一、目的：用实验方法描出平抛物体的运动轨迹 用实验轨迹求平抛物体的初速度 二、实验器材：斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，有孔的卡片，刻度尺，重锤线 三、实验步骤： 1、准备实验装置 (1)将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的末端处于水平位置．调节调平螺丝，观察重锤线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板 (2)将描迹记录纸衬垫一张复写纸，紧贴记录面板用压纸板固定在面板上，使横坐标 x 轴在水平方向上，纵坐标 y 轴沿竖直方向向下(若用白纸，可事先用铅笔在纸上画出 x、y 坐标轴线)，并注意使坐标原点的位置在平抛物体(钢球)的质心(即球心)离开轨道处． 2、将定位板定在某一位置固定好钢球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出 3、下落的钢球打在水平的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点． 4、再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如 2 / 9 此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点 5、 变更定位板的位置， 即可改变钢球平抛的初速度， 按上述实验操作方法，便可打出另一系列迹点 6、取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线。
四、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 4、如果是用白纸，则应以小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定 y 轴方向，再用直角三角板画出水平线作为 x 轴，建立直角坐标系 5、要在平抛轨道上选取距 O 点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小 练习 1.在“研究平抛物体的运动”的实验中，记录了下图所示的一 3 / 9 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 v0=___________m/s，物体经过 B 点时的速度 vB的大小为vB=___________m/s.（取 g=10 m/s2） 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h1=0.10 m,h2=0.20 m，取 g=10 m/s2,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. 3.如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，有一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长 L=1.25 cm.若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的 a、b、c、d 所示，则小球平抛的初速度的计算式为 v0=__________(用 L、g 表示)，其值为__________（取 g=9.8 m/s2） ，小球在 b 点的速度为__________. 4.在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上： A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 C．每次必须由静止释放小球 D．记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触 4 / 9 F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （1）在做“研究平衡运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？（ ） A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽水平轨道必须水平 C．每次要平衡摩擦力 D．小球每次应从斜槽同一高度释放 （2）在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是（ ） A．小球平抛的初速度不同 B．小球每次做不同的抛物线运动 C．小球在空中运动的时间每次均不同 D．小球通过相同的水平位移所用时间均不同 实验二：验证机械能守恒定律 知识点归纳 1．实验目的与实验器材 (1)实验的目的是：研究物体自由下落过程中____________的变化，从而验证 ________________定律． (2)实验所需要的器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、夹子、复写纸、刻度尺、__________、 ________、______、______等． 2．实验原理 在只有________做功的自由落体运动中，物体的________和________互相转化，但总的机械能守恒．即动能的________等于重力势能的____________． (1)若以重物下落时的起点为基准，物体下落高度 h 时的速度为 v，在误差允许的范围内，如计算出12mv2＝mgh，机械能守恒定律即被验证． (2)若以重物下落过程中的某一点 A 为基准，设重物的质量为 m，测出物体对应于 A 点 的速度 vA，再测出物体由 A 点下落Δh 后经过 B 点的速度 vB，则在误差允许 5 / 9 范围内，由计算得出12mv2B－12mv2A＝mgΔh，机械能守恒定律即被验证． (3)测定第 n 点的瞬时速度的方法是： 测出第 n 点前后两段相邻相等时间间隔T 内下落的距离 sn、sn＋1，由公式 vn＝sn＋1＋sn2T求出． 3．数据处理 (1)利用公式 vn＝hn＋1－hn－12T，计算出点 1、点 2、点 3、…的瞬时速度v1、v2、v3、…. (2)要验证的是12mv2＝__________或12mv22－12mv21＝________，只需验证12v2＝gh或12v22－12v21＝gΔh，因此__________测量重物的质量 m. 验证： 通过计算， 看在误差允许的范围之内12v2n与 ghn是否相等或12v2m－12v2n与ghmn是否相等． 练习 1．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 . 2．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0.5mkg，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 A B C D E F S1 S2 S3 S4 图 5-8-6 6 / 9 中数据单位为毫米） ，已知当地的重力加速度29.8/gm 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___________pEJ；重物动能的增加量为__________kEJ （保留 3 位有效数字） 实验三：探究合外力做功与物体动能的变化关系（验证动能定理） 科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系 1．理论探究： 根据牛顿运动定律和有关运动学公式，推导在恒定合外力的作用下，功与物体动能变化间的关系，请在下面对应位置写出你的推导过程 2．实验探究（如右图） ： ①某同学的实验方案如右图所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是： a．______ _ ___； b． ____； ②如图丙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T。
距离如图则打C点时小车的速度为 ；要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外， 7 / 9 还要测出的物理量有 3、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上右图所示的装置，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） ． 高一物理必修 2 实验专题复习（参考答案） 实验一：研究平抛物体的运动 丙 A B C D E F △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 8 / 9 1、答案：2 22 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=v0T Δh=h2-h1=gT2得：T=0.1 s， v0=1.0 m/s. （2） 据匀变速直线运动v=v中时得： vby=Thh221=1 . 0220. 010. 0 m/s=1.5 m/s. 3、答案：2gL 0.70 m/s 0.875 m/s 4. ACE BD ABD 实验二：验证机械能守恒定理 知识点综合（答案） 1．(1)动能与势能 机械能守恒 (2)低压交流电源 重物 纸带 导线 2．重力 动能 势能 增加量 减少量 3．(2)mgh mgΔh 不需要 1、(1)位置 (2)213)2(21TSSm (3) 2213)2(21mgSTSSm 2．0.914；0.908 实验三：探究合外力做功与物体动能的变化关系 1、由牛顿第二定律得F合＝ma， 由运动学公式得v22－v12=2ax， 由功的定义式W合 ＝F合x， 三式联立得W合 ＝21222121mvmv 2、①a.平衡摩擦力 b.钩码的重力远小于小车的总重力 ②Txx232（其它正确也得分） 钩码的重力和小车的总质量 3、 （1）天平，刻度尺 （2）沙和沙桶的总重力远小于小车的总重力 平 9 / 9 衡摩擦力 （3）21222121MvMvmgL 。