高中物理实验课
人教版必修二 第八章 第五节
趣味引入
人教版必修二 第八章 第五节
你相信科学吗
扎满牙签的土豆，在摆回时会不会扎到我？
先做出判断，再用实验验证。
0
额外能量输入
若没有外力持续做正功，摆回时不会超过释放点高度；真实情况下还会因为阻力损失一点机械能。
如何验证
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机械能是什么？
重力势能、动能、弹性势能
能否简化？
只研究重力势能和动能
重力势能和动能怎么测？
高度用刻度尺测量，速度通过纸带计算
能不能再简化一点？
取初速度为 0
实验原理
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先认识这个实验装置
它做什么？
让重锤从静止开始下落，纸带随重锤一起运动，打点计时器在纸带上留下连续点迹。
为什么用它？
重锤下落接近只受重力作用；纸带既能记录下落高度 h，也能帮助求出某位置的速度 v。
重力势能减少量
ΔEp = mgh
动能增加量
ΔEk = 12mv²
比较并约去质量
mgh ≈ 12mv²
gh ≈ 12v²
纸带求速度
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还记得怎么从纸带读速度吗？
某点速度，用它前后一小段的平均速度近似
求 D 点速度
vD ≈ xCE2T
操作顺序
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A
B
C
D
E
F
G
H
2mm
h
xFH
vG = xFH2T
先接通电源，再释放重锤
- 释放时不要给重锤初速度
- 纸带尽量竖直，减少与计时器摩擦
- 起始点附近不稳定时，不选过于靠前的点
数据处理
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多组选点数据处理
| 点 | h / m | x / m | gh | 12v² | 状态 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| B | 0.78 | 0.78 | 待拟合 | |||
| C | 1.17 | 1.16 | 待拟合 | |||
| D | 1.66 | 1.67 | 待拟合 | |||
| E | 2.25 | 2.26 | 待拟合 | |||
| F | 2.94 | 2.94 | 待拟合 |
x 为该点前后两点间距离，速度按 v ≈ x / 2T 计算；g 取东莞本地约 9.7882 m/s²。拟合会自动忽略明显偏离整体趋势的点。
用图像检验关系
实验点
理想：y = x
拟合线
输入多组数据后，点击“拟合”观察实验点是否接近理想直线 y = x。
注意事项
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这些细节，为什么必须做到？
- 铁架台稳固，无晃动
- 打点处的墨粉片是未使用的
- 纸带平整无弯折
- 纸带与重锤连接牢固
- 打点计时器伸出桌外，重物须落于地垫
- 打点计时器的纸带限位孔上下保持竖直
- 纸带竖直穿过两限位孔，手捏纸带顶端，纸带不垂落
- 重物释放前靠近打点计时器
- 重物释放前无晃动
- 先接通打点计时器电源预热，再释放重物
- 选用第一个点稳定，与第二个点间距约等于 2mm 的纸带
验证机械能守恒的前提：尽可能满足守恒的条件，即系统无外力做功。
误差分析
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结果不完全相等，并不等于实验失败
点距逐渐增大且清晰，适合选取中后段点迹进行分析。
- 阻力做负功，部分机械能转化为内能
- 读数、选点和时间间隔判断都会影响计算
- 规范表达要说明“为什么偏小或偏大”
10 万种验证方案
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你还能想到其他验证方案吗？
让我们问问 AI 吧
实验变式
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装置可以变，测量思想不变
研究对象重锤小车摆球滑块
运动形式自由落体斜面下滑摆动圆弧轨道
测速度纸带光电门频闪照片手机视频
测高度刻度尺轨道标尺视频坐标几何关系
误差来源摩擦空气阻力测量误差释放初速度
点击生成一个实验变式。
课堂小结
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抓住三句话，就抓住这节实验课
确定能量形式
重力势能、动能或弹性势能
满足守恒条件
无外力对系统做功、无内能损耗
选择测量方法
打点计时器、频闪照片、光电门等
AI 帮我们看清过程、加快计算、拓展方案；真正完成探究的，仍然是观察、操作和判断。