文档文本内容
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
1/12
模块1：实验：探究动能定理
知识素材
knowledge combing
探究动能定理
学生素材
1.实验目的:探究力对物体做的功与物体的速度变化的关系
2.实验原理:
⑴改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度变化。
⑵为简化实验，可将物体初速度设置为零，利用如下图所示的装置进行实验，通过橡皮筋来对小车做
功
，通过打点计时器打在纸带上的点测量小车获得的速度，然后分析功W与速度的关系。
3.实验器材:木板、小车、橡皮筋、打点计时器、电源、纸带等
4.实验步骤:
⑴按实验原理图所示安装好实验仪器。
⑵第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器所打出的纸带测出小车获得的速度
，设此时橡皮筋
弹力对小车做功为
，并将得到的数据记入表格。
⑶换用条、条、条…同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出
、
、
、…橡皮筋对小车做功分别为
、
、
、…将数据记入表格。
⑷分析数据，尝试作
、
等图象，探究
、的关系
5.实验分析
⑴ 数据采集求小车的速度:利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，则
(其中
为打点周
【讲义】20春下高一物理
目标自招综评班第8讲
W
v
v
v1
W
2
3
4
v2
v3
v4
2W
3W
4W
W −v
W −v2
W
v
x
v = T
x
T
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
2/12
期)。
⑵ 数据记录:把计算出的速度填入表中并算出
值。
⑶数据处理:在坐标纸上画出
和
图线。
6.误差分析
⑴ 误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功
与橡皮筋的条数不成正比。
⑵ 没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。
⑶ 利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。
7.注意事项
⑴平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推
小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。
⑵每次实验小车要拖动到同一位置释放。
⑶测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的部分。
⑷橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。
⑸小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。
1 在探究功与物体速度变化关系的实验中，根据实验数据作出的
图象如图所示，下列符合实际
的是（ ）
A. A
B. B
C. C
D. D
v2
W −v
W −v2
W
例题1
W −v
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
3/12
1 在实验中，小车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（ ）
①木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求；
②木板的倾斜角度在理论上应满足下面的条件：重力沿斜面的分力应等于小车受到的阻力；
③如果小车在倾斜的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是满足要求的；
④其实木板不倾斜，问题也不是很大，因为实验总是存在误差的。
A. ①②
B. ②③
C. ③④
D. ①④
在“探究合力做功与动能改变的关系”的实验时，某同学采用了如图甲所示的装置。进行了如下操作：
①光电门固定在水平轨道上的
点，用重物通过平行于轨道的细绳牵引带有遮光条的小车
②记录小车到光电门的距离和遮光条通过光电门的时间
③保持小车和重物的质量不变，改变小车释放点到光电门的距离
进行多次实验并记录和
④利用记录的小车到光电门的距离和遮光条通过光电门的时间进行描点并作出线性图象来反映合力做
的功与动能改变的关系
1 用游标卡尺测出遮光条的宽度如图乙所示，
。
2 如果用小车到光电门的距离为和遮光条通过光电门的时间进行描点并作出线性图象图象来反映合力
做的功与动能改变的关系，则所作的图象关系是下列哪一个时才能符合实验要求（ ）
A.
B.
C.
D.
例题2
例题3
B
l
t
l( )
l
t
l
t
d
d =
cm
l
t
l −t
l −t2
l −t−1
l −t−2
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
4/12
3 下列哪些实验操作能够减小实验误差（ ）
A. 小车必须从静止状态开始释放
B. 重物的质量必须远小于小车的质量
C. 调整轨道的倾角，用重力的分力来平衡摩擦力
D. 减小遮光条的宽度
利用图示的实验装置探究合力做功与动能变化的关系。
1 为了消除打点计时器和木板对小车摩擦力的影响，需要平衡摩擦力。关于该操作环节，下列四种装置
图中正确的是（ ）
A. A
B. B
C. C
D. D
d
例题4
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
5/12
2 甲小组同学正确平衡了阻力，选取的砝码和盘的总质量
远小于小车的质量
，取砝码和盘的总重力
值作为绳子的拉力值，按正确操作得到图示的一条纸带。在纸带上选取三个连续计时点
、
、
，测
得它们到静止释放的起始点
的距离分别为
、
、
，打点计时器的工作频率为，已知当地重力
加速度为，从
到
的运动过程中，拉力对小车做功
，小车动能变化量
。
3 乙小组同学也正确平衡了阻力，但并未保证选取的砝码和盘的总质量
远小于小车的质量
。在处理
数据时，他们也取砝码和盘的总重力值作为绳子的拉力值，并采用图像法进行数据分析：在纸带上选取
多个计数点，测量静止释放的起始点
到每个计数点的距离，并计算出每个计数点对应的小车速度以及
从
点到该计数点对应的过程中绳子拉力所做的功
。他们作出的图线为（ ）
A. A
B. B
C. C
D. D
模块2：实验：验证机械能守恒定律
知识素材
knowledge combing
验证机械能守恒定律
学生素材
1.实验目的
验证机械能守恒定律。
2.实验原理
⑴ 当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物
体下落的瞬时速度为，下落高度为，则应有
，借助打点计时器，测出重物某时刻的
m
M
A
B
C
O
sA
sB
sC
f
g
O
B
W =
ΔE
=
k
m
M
O
v
O
W
v
h
mgh =
mv
2
1
2
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
6/12
下落高度和该时刻的瞬时速度，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图所示。
⑵ 计算第个点速度的方法：测出第个点相邻前后两段相同时间间隔
内的位移
和
，由公式
3.注意事项
⑴ 应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的
措施有：
① 安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，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。
⑵ 实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直。接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸
带。
⑶ 验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比较
和
是否相等即可验证机械能是否守
恒。
⑷ 测量下落高度时，为了减小测量值
的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不
易过长，有效长度可在
之间。
⑸ 速度不能用
或
计算，因为只要认为加速度为，机械能当然守恒，即相当
于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用
计算出的速度比实际值大，会得出机械能
增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算。同
样的道理，重物下落的高度
，也只能用刻度尺直接测量，而不能用
或
计算
得到。
4.误差分析
h
v
n
n
T
sn
sn+1
v
=
n
=
2T
s + s
n
n+1
2T
h
−h
n+1
n−1
2
vn 2
ghn
hn
60cm ∼80cm
v
=
n
gtn
v
=
n
2ghn
g
v
=
n
gtn
hn
h
=
n
gt
2
1
n 2
h
=
n
2g
vn 2
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
7/12
⑴ 本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的
增加量
稍小于重力势能的减少量
，即
，这属于系统误差。改进的办法是调整
器材的安装，尽可能地减小阻力。
⑵ 本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差。减小误差的办法是测下落距离时都从
点量
起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。
1 在做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的一项是（ ）
A. 先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
B. 必须用秒表测出重物下落的时间
C. 先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源
D. 选取重物时，其质量适当大点，可以减小因阻力而产生的误差
1 利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的
瞬时速度和下落高度。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，并测出下落时间，通过
计算出瞬时速度
B. 用刻度尺测出物体下落的高度，并通过
计算出瞬时速度
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，测算出瞬时
速度，并通过
计算得出高度
D. 用刻度尺测出物体下落的高度，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
ΔEk
ΔEp
ΔE
<
k
ΔEp
O
例题5
例题6
v
h
h
t
v = gt
v
h
v =
2gh
v
v
h = 2g
v2
h
h
v
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
8/12
利用图示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
1 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的（ ）
A. 动能变化量与重力势能变化量
B. 速度变化量与重力势能变化量
C. 速度变化量与高度变化量
2 除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须
使用的两种器材是（ ）
A. 交流电源
B. 刻度尺
C. 天平(含砝码)
3 实验中，先接通电源，再释放重物，得到上图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点
、
、
，测得它们到起始点
的距离分别为
、
、
。已知当地重力加速度为，打点计时器打点
的周期为
。设重物的质量为
。从打
点到打
点的过程中，重物重力势能的减少量
，动能的增加量
。
例题7
A
B
C
O
hA
hB
hC
g
T
m
O
B
ΔE
=
p
ΔE
=
k
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
9/12
4 实验结果显示，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，原因是（ ）
A. 利用公式
计算重物速度
B. 利用公式
计算重物速度
C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
模块3：实验：验证动量守恒定律
知识素材
knowledge combing
验证动量守恒定律
学生素材
一、实验目的:验证碰撞中的动量守恒。
二、实验器材:
两个小球(大小相等，质量不等)，斜槽，重锤线，白纸，复写纸，天平，刻度尺，圆规。
三、实验原理:
利用图甲所示的装置验证碰撞中的动量守恒，让一个质量较大的球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端
上的另一个质量较小的球发生碰撞，两球均做平抛运动。由于下落高度相同，从而导致飞行时间相
等，我们用它们平抛射程的大小代替其速度。小球的质量可以测出，速度也可间接地知道，如满足动
量守恒式
，则可验证动量守恒定律。
四、实验步骤:
1.用天平分别称出两个小球的质量
和
；
2.按图甲安装好斜槽，注意使其末端切线水平，并在地面适当的位置放上白纸和复写纸，如图乙所示，
在白纸上记下重锤线所指的位置
点。
3.首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上同一位置从静止滚下，重复数次，便可在复写纸
上打出多个点，如图丙所示，用圆规作出尽可能小的圆，将这些点包括在圆内，则圆心就是不发生碰
撞时入射小球的平均位置
(图乙)点；
4.将被碰小球放在斜槽末端上，使入射小球与被碰小球能发生正碰；
5.让入射小球由某一定高度从静止开始滚下，重复数次，使两球相碰，按照步骤的办法求出入射小球
落地点的平均位置
(图乙)和被碰小球落地点的平均位置
(图乙)；
6.过
在纸上做一条直线，测出
、
、
的长度；
7.将数据代入下列公式，验证公式两边数值是否相等(在实验误差允许的范围内):
。
五、注意事项:
1.入射球的质量应大于被碰球的质量，且必须保证两球“正碰”。
v = gt
v =
2gh
m v =
1
1
m v +
1
1
′
m v
2
2
′
m1
m2
O
P
3
M
N
ON
OM
OP
ON
m ⋅
1 OP = m ⋅
1 OM + m ⋅
2 ON
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
10/12
2.测定两球速度的方法，是以它们做平抛运动的水平位移代表相应的速度。
3.斜槽末端必须水平，检验方法是将小球放在平轨道上任何位置，看其能否都保持静止状态。
4.入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下。方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小
球靠着档板后放手释放小球。
5.实验过程中，实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
6.
式中相同的量取相同的单位即可，不一定要统一为国际制单
位。
六、误差分析:
误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水
平面上，给实验带来误差。每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守
恒的误差就越小。应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。下列一些原因可能使
实验产生误差:
1.若两球不能正碰，则误差较大；
2.斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；
3.
、
、
、
各点定位不准确带来了误差；
4.测量和作图有偏差；
5.仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时不是统一标准。
1 若采用图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律(图中小球半径相同，质量均为已知，且
，
、
两点在同一水平线上)，下列说法正确的是（ ）
A. 采用图甲所示的装置，必须测量
、
、
和
的距离
B. 采用图乙所示的装置，必须测量
、
、
和
的距离
C. 采用图甲所示装置，若
，则表明此碰撞动量守恒
D. 采用图乙所示装置，若
，则表明此碰撞机械能守恒
用半径相同的小球和小球的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安
装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置
。接下来的实验步骤
如下:
m ⋅
1 OP = m ⋅
1 OM + m ⋅
2 ON
O
P
M
N
例题8
m
>
A
mB
B
B′
OB
OM
OP
ON
OB
B N
′
B P
′
B M
′
m
⋅
A
ON = m
⋅
A
OP + m
⋅
B
OM
=
B N
′
1
+
B M
′
1
B P
′
1
例题9
1
2
O
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
11/12
步骤：不放小球，让小球从斜槽上
点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，
把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤：把小球放在斜槽前端边缘位置
，让小球从
点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使
用与步骤同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置
、
、
离
点的距离，即线段
、
、
的长度。
1 对于上述实验操作，下列说法正确的是（ ）
A. 实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
B. 小球的质量应大于小球的质量
C. 应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
D. 斜槽轨道必须光滑
2 本实验除需测量线段
、
、
的长度外，还需要测量的物理量有（ ）
A. 小球和小球的质量
、
B. 小球和小球的半径
C.
、
两点间的高度差
D.
点离地面的高度
3 入射球的质量为
，被碰球的质量为
，各小球的落地点如上图所示，下列关于这个实验的说
法正确的是（ ）
A. 轨道末端必须水平
B. 实验中必须测量两个小球的直径
C. 要验证的表达式是
D. 要验证的表达式是
1
2
1
A
2
2
B
1
A
1
3
M
P
N
O
OM
OP
ON
1
2
OM
OP
ON
1
2
m1
m2
1
2
r
A
B
h1
B
h2
a
m1
b
m2
m
=
1 ON
m
+
1 OM
m2 OP
m
=
1 OP
m
+
1 OM
m2 ON
2020/4/17
【讲义】20春下高一物理目标自招综评班第8讲
jiaoyan.xesv5.com/new/#/preview/110229
12/12
4 完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图所示。在水平槽末端与水平地面间放置了
一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球仍从斜槽上
点由静止滚下，重复实验步骤
和的操作，得到两球落在斜面上的平均落点
、
、
。用刻度尺测量斜面顶点到
、
、
三
点的距离分别为
、
、
。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为
(用所测物
理量的字母表示)。
模块4：备选题
1
A
1
2
M ′
P ′
N ′
M ′
P ′
N ′
L1
L2
L3
