创新03 实验器材的改进(解析版)-【实验攻略】备战2024年高考物理完整版720714951.pdfVIP

创新03实验器材的改进

根据实验目的，结合实验原理，测量相应的物理量，可以使用不同的实验器材，如力的

测量可以弹簧秤也可以利用力的传感器，再如速度的测量可以利用打点计时器与纸带，也可

以利用光电门和挡光片与光电计时器等等。由于实验器材的改进，测量物理量的方法不断创

新，相应的数据处理方法也不断改进。

如：验证机械能守恒定律：

1.实验装置如图所示，利用打点计时器记录重物自由下落的运

动过程。

物体的质量可以用天平测出；纸带上某两点的距离等于物体下落

的高度差。进而得到物体下落过程中重力势能的变化；物体的瞬时速

度可以从纸带上测出，其根据是“物体某段时间中间时刻的瞬时速度

等于这段时间内的平均速度”，进而得到物体在各点的动能；比较重

物在某两点间动能的变化与重力势能的变化，验证机械能是否守恒。

2.实验装置如图所示，利用气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑的运动过

程。

把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，重力势能减小，动能增大。

测量滑块和遮光条的质量，用光电门测量滑块的瞬时速度。测量滑块下降的高度Δh和初、

末速度v、v就可以验证机械能是否守恒。

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例1.（2023福建莆田期·中试卷）在“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）某同学选用电磁打点计时器，则应按________（选填“甲”“乙”或“丙”）图中的方

法连接电源。

（2）释放纸带前，正确的操作方式是________。

A．B．C．D．

（3）本实验中，下列说法正确的是________。

A．可选用木质重物作为研究对象

B．重物的质量可以不测

C．安装打点计时器时，应使两个限位孔处于同一整直线上

D．可以根据v=gt来计算重物在t时刻的瞬时速度

（4）该同学在实验中打出的一条纸带，根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出

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各点到O点的距离s，那么以v为纵坐标、以s为横坐标画出的图像应是一条直线且斜率等

于________则可以说明重物下落过程的机械能守恒。（当地的重力加速度为g，本小题用题

中所给的物理量表示）

【答案】①.甲②.D③.BC④.2g

【解析】（1）电磁打点计时器应该接低压交流电源，故应按图甲的方法连接电源；

（2）释放纸带前，用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，让重物紧靠着打点

计时器下方，且纸带要是够长；故选D。

（3）由于木质重物的密度较小，所受到的空气阻力较大，会对实验结果造成很大的误

差，故不选用木制重物作为研究对象，选项A错误；验证的表达式中质量可以约掉，则重

物的质量可以不测，选项B正确；安装打点计时器时，应使两个限位孔处于同一整直线上，

避免产生摩擦阻力，选项C正确；利用v=gt计算速度是利用理论加速度为g来算，没有使

用纸带上实际数据，故计算重物在t时刻的瞬时速度是根据中间时刻的瞬时速度等于这段时

间的平均速度，选项D错误。

（4）若重物下落过程的机械能守恒，则有

1

2

mgsm0

2

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化简可得v=2gs，则v-s图像的斜率为k=2g

例2.（2023·天津统考高考真题）·利用气垫导轨和光电门验证机械能守恒的实验

实验装置如图，已经测得：

a．遮光片长度d

b．释放滑块时滑快上遮光片小车到光电门长度l

c．钩码质量m，滑块与遮光片质量m

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接通气源，释放钩码。则

（1）已知滑块上遮光片通过光电门时间Δt，滑块通过光电门时的速度为；

（2）在滑块从释放到滑块上遮光片经过光电门这一过程中，系统重力势能减少量

为，动能增加量