皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现.将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响.判断已平衡掉摩擦力的方法是，轻推一下小车，观察小车不受其他力时能否在木板上做匀速运动.
2.我们用2条、3条、??橡皮筋进行第2次、第3次、??实验时，每次实验时橡皮筋伸长的长度都应保持一致.
3.实验数据处理时，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出W-v图象，分析这条图线，可以得知橡皮筋对小车做的功W与小车获得的速度v的定量关系.
4.打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形.
典例精析
1.实验原理和方法
【例1】关于探究功与速度变化的关系实验，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据 B.每次实验中，橡皮筋的拉伸长度没有必要保持一致 C.放小车的长木板应尽量使其水平
D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
【解析】本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证各次实验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，B错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确.
【答案】D
【思维提升】本实验的巧妙之处就在于不需要具体计算橡皮筋所做的功，但要明确实验的原理、步骤及操作方法.
【拓展1】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( C )
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的作用下移动的距离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、?
2.实验纸带分析
【例2】如图所示为与小车相连，穿过打点计时器的一条纸带上的点并不都是均匀的，下面说法正确的是( )
①纸带的左端是与小车相连的 ②纸带的右端是与小车相连的
③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度 ④利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
【解析】刚开始释放时，与小车相连的一端打出的点应会比较密集，且点的间距逐渐变大，故右端与小车相连；为确定小车速度应选取间距均匀的点，这时橡皮筋已停止对小车作用，故②和④正确，选B.
【答案】B
【思维提升】分析纸带的基础是对实验原理和步骤的理解.
【拓展2】如图所示，小车的运动情况可描述为A、B之间为 加速直线 运动，C、D之间为 匀速直线 运动.
【解析】纸带上的数据反映了小车的运动情况.由A到B之间可以看出，相邻两点间的位移越来越大，说明A到B这一段时间内小车所做的运动为加速直线运动，而C到D之间各时间间隔内的位移相等，故C到D小车的运动可看成匀速直线运动.
3.实验数据处理
【例3】在探究功与速度变化的关系实验中小车的质量为300 g，使用橡皮筋1～6根，每次实验增加一根，实验中W、v、v的数据已填在表格中，试在图中作出图象并得出结论.
W(J) 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
【解析】在图中描点并用平滑的线拟合不难得到W-v图线是曲线，W-v2图线是直线.于是我们可以得出结论：功与速度的平方成正比.
【思维提升】用图象法分析两个物理量的关系很直观，也很清晰，以后的学习和实验中要多利用图象来处理数据.
4.实验创新
【例4】某学生骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，车由于惯性而继续向前运动，假设运动中自行车所受阻力大小恒定.试根据他骑自行车的运动过程，研究阻力对自行车做功和自行车速度的关系，写出探究思路、所需器材、数据测量及探究结论.
【解析】探究思路：阻力大小不变，则阻力做功与位移成正比，设单位位移阻力做功为
v(m/s) 0 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 v2(m2/s2) 0 0.64 1.21 1.64 2.34 3.10 3.57 2
2ltW0.则全部位移l内，阻力做总功W＝lW0，停止蹬车后，车做匀减速运动，初速度v＝2v?所需器材：卷尺、秒表.
需测数据：停止蹬车后车运动的位移l和运动时间t. 探究结论：W＝lW0，v＝
2lt
.因阻力一定，停止蹬车后做匀减速运动.
2lFfFvmv2l由牛顿第二定律：a＝f，故t＝＝，代入v＝中，得v2＝，结合W＝lW0，最
maFfmt2
终结论为W与v成正比.
【思维提升】这是一个探究性实验题，应掌握探究的基本过程.
第 9 课时 实验：验证机械能守恒定律
基础知识归纳
1.实验目的
验证机械能守恒定律 . 2.实验器材
铁架台(带铁夹)， 打点计时器 ，重锤(带纸带夹子)，纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺， 低压交流电源 .
3.实验原理
物体只在重力作用下做自由落体运动时，物体机械能守恒，即减少的重力势能等于增加的动能.如果物体下落高度h时速度为v，则有 mv2/2＝mgh .借助于打了点的纸带测出物体下降的高度h和对应的速度v，即可验证物体自由下落时机械能是否守恒.
测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点前、后两段相等时间T内下落的距离sn、sn
＋1
，由公式 vn＝
(sn?sn?1)2T 求出，如图.
4.实验步骤
(1)在铁架台上安装好 打点计时器 ，用导线接好打点计时器与 低压交流电源 . (2)将纸带的一端固定在重锤的夹子上，另一端穿过打点计时器的 限位孔 ，用竖直提起的纸带使重锤靠在 打点计时器 附近.
(3)先 接通电源 ，再 放开纸带 ，让重锤自由下落.
(4)换上新纸带，重复实验几次，得到几条打好的纸带.
(5)选择点迹清晰，且第一、二两点间距离接近 2 mm 的纸带，起始点标O，依次确定几个计数点1、2、3、?
(6)用刻度尺测量下落高度h1、h2、h3、?，计算各计数点对应的重锤的瞬时 速度 .
2/2，进行比较. (7)计算各计数点对应的势能减少量mghn和动能增加量mvn重点难点突破
一、注意事项
1.实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.
2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才松开纸带让重锤下落.
3.打点计时器必须接50 Hz的低压交流电源.
4.手提纸带上端时，注意不要晃动，可使手臂靠在某处，保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点.
5.为减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些.纸带也不宜过长，约40 cm即可.
6.本实验也可研究纸带上的第4点和后面的某点n之间机械能是否守恒.这时需验证mghn4112＝mv2－mv.这样做，可以避开第一点，至于第一点的点迹是否清晰，第1、2两点间的距2n24
离是否接近2 mm便无关紧要了.实验中的任何清晰的纸带都可以用来验证机械能是否守恒.
二、误差分析
1.本实验的误差主要来源于纸带数据的处理，及点与点测量的读数上的误差和各种阻力产生的误差.还有必须先接通电源后放开纸带.
2.实验上重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量.
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3.在验证机械能守恒定律时，如果以v为纵轴，h为横轴，根据实验数据绘出的v-h图
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线应是过原点的直线，才能验证机械能守恒定律.
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v-h图线的斜率等于g的数值. 2
典例精析
1.实验方法
【例1】下面列出一些实验步骤： A.用天平测出重物和夹子的质量； B.将重物系在夹子上；
C.将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子.再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器；
D.打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调至6 V(电源不接通、交流)； E.打点计时器固定放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上； F.在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据； G.用秒表测出重物下落的时间；
H.接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带； I.切断电源；
J.更换纸带，重新进行两次；
K.在三条纸带中选出较好的一条； L.进行计算，得出结论，完成实验报告； M.拆下导线，整理器材.
以上步骤，不必要的有 ，正确步骤的合理顺序是 . 【答案】AG；EDBCHIJIMKFL
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【思维提升】本实验要验证mv2＝mgh，则只需验证v2＝gh即可，无需测量质量.
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【拓展1】关于“验证机械能守恒定律”实验的下列说法中，正确的是( D ) A.选用重物时，重的比轻的好 B.选用重物时，体积大的比小的好 C.选定重物后，要称出它的质量
D.重物所受的重力，应远远大于它受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力
【解析】在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，机械能守恒.本实验应选重物的重力远大于它受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力.即选择质量大体积小的物体，故D正确.
