6.实验：探究功与速度变化的关系 知识点题库

某兴趣小组同学们看见一本物理书上说“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为x时弹性势能为E_p= kx²”，为了验证该结论就尝试用“研究加度与合外力、质量关系”的实验装置（如图甲）设计了以下步骤进行实验．

实验步骤：

A．水平桌面上放一长木板，其左端固定一弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接打点计时器的纸带；

B．将弹簧拉伸x后用插销锁定，测出其伸长量 x；

C．打开打点计时器的电源开关后，拔掉插销解除锁定，小车在弹簧作用下运动到左端；

D．选择纸带上某处的A点测出其速度v；

E．取不同的x重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关系分析结论．

实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则：

如图1所示，某同学利用如图所示的装置，求重物做自由落体运动的加速度和某一时刻的瞬时速度．

在做“验证机械能守恒定律”的实验时，下列哪些测量工具是必需的（   ）

用落体法验证机械能守恒定律的实验中：

某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．

⑴实验前需要调整气垫导轨底座使之水平．

⑵如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm，实验时将滑块从图示位置静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10^﹣2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s；在实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、和（文字说明并用相应的字母表示）．

⑶本实验通过比较和在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间 如图乙所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦 某实验小组利用如图乙所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒 实验前要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间  

 

为了验证机械能守恒定律，同学们设计了如图甲所示的实验装置：

机械能守恒定律，某同学做了如下实验：将一小球用细绳悬挂于O点，在O点正下方安装与光电计时器相连的光电门．将小球拉至细线水平由静止释放，小球向下摆动后通过光电门，光电门记录下了小球通过光电门的时间△t，若测得小球的直径为d．

如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(H≫d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：

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．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)．

在“验证机械能守恒定律”实验中，利用重物拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上点迹进行测量，经过数据处理即可验证机械能守恒定律。

某实验小组，利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。图中A、B是两个质量分别为m₁、m₂ ， 且m₁>m₂的圆柱形小物体，分别系在一条跨过定滑轮的柔软细绳两端；C、D是置于A物体一侧，相距为h的两个沿A物体下落方向摆放的计时光电门，利用这两个光电门，可以分别测量物体A经过C、D位置时的时间间隔Δt₁和Δt₂。

如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。

某校学生学习小组分别用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律

基同学利用如图所示的实验装置做验证机械能守恒定律的实验，部分操作步骤如下∶

①选择一较光滑且下边缘出口水平的轨道 AB；

②把轨道 AB 固定在水平桌面上，调整其位置使出口与桌面边缘齐平；

③将铺有复写纸，且足够大的白纸固定在水平地面上，并借助重锤线在白纸上标记出了轨道出口处的竖直投影点 O；

④在 AB 轨道的同一位置多次由静止释放小球（小球可视为质点），并在白纸上确定出小球的平均落点位置P。

某同学使用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律．在气垫导轨上安装两个1、2光电门，放置一个带遮光片的滑块，滑块通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，遮光片经过光电门时，数字计时器会记录遮光片的挡光时间，已知重力加速度为g．实验过程如下：

⑴用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，则遮光片的宽度 ， 用天平测出滑块（含遮光片）的质量M和小物块的质量m；

⑵将气垫导轨调水平，具体操作为在不系细绳的情况给滑块一个向左的速度，分别记录两个光电门的挡光时间、 ， 若（用M、m、x、d、、表示）则说明气垫导轨已经水平；

⑶测量两个光电门之间的距离x；

⑷系上细绳并连接钩码，在气垫导轨右侧释放滑块，遮光片通过两个光电门，数字计时器记录的时间分别为、；

⑸若等式成立，则表明此过程中系统的机械能守恒．

如图所示，为在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。

物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v。画出随h变化的图像如图所示。在误差允许的范围内，图线的斜率更接近(       ) 时，可认为重锤下落过程中，机械能守恒。

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。滑块P在细线的牵引下向左运动，导轨上的光电传感器A、B可显示滑块P通过时的挡光时间和。

实验小组做“验证做自由落体运动的物体机械能守恒”的实验，实验使用的是电磁打点计时器，实验装置如图甲所示。