图实－6－1三、实验器材铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)。四、实验步骤(1)安装置：按图实－6－2所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁图实－6－2架台上，接好电路。(2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3～5次实验。六、注意事项(1)打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整到竖直方向，以减小摩擦阻力。(2)重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差。(3)实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。七、误差分析(1)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ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力。(2)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0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完。或者采用多次测量取平均值来减小误差。八、实验改进物体下落过程中通过某一位置的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差；也可以把电磁打点计时器更换成电火花式计时器，以消除计时器的振针在打点时对纸带产生的阻力；还可以把整个装置放在一个真空的环境中，以消除由于空气阻力作用而带来的误差。[例1]图实－6－3为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：图实－6－3(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________。(填入正确选项前的字母)A．米尺B．秒表C．0～12V的直流电源D．0～12V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有____________________。(写出两个原因)[解析]本题意在考查考生对“验证机械能守恒定律”实验原理的理解，并能正确分析实验误差的来源。(1)打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取0～12V的交流电源，D正确；利用米尺测量纸带上各点间的距离，A正确。本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需要秒表，B错误。(2)实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差。[答案](1)AD(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定。[例2]在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用的重物质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－6－4所示)，把第一个点记为O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。图实－6－4(2)根据CD－AB＝2aT2，CD＝OD－OC，AB＝OB－OA，代入数据得a＝9.75m/s2<g。实验中重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致a<g。[例3](2011·海南高考)现要通过实验验证机械能守恒定律，实验装置如图实－6－5所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其图实－6－5总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图：图实－6－6