2024版高考物理一轮总复习专题五机械能实验六验证机械能守恒定律课件

实验六验证机械能守恒定律1.实验原理通过实验，求出做自由落体运动的物体的重力势能的减少量和此过程中动能的增加量，在实验误差允许的范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律，实验装置如图所示.2.实验器材：打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、________、铁架台(带铁夹)、导线.

刻度尺3.实验步骤

(1)安装器材：将____________固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连.

(2)打点：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先____________再____________让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重复操作，得到几条(3~5条)纸带.

打点计时器接通电源松开纸带

2mm4.实验结论：在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒.

例1

(2021年浙江卷)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图甲所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示.O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点.甲

乙

阻力与重力之比更小0.5470.588C

变式1某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案用自由落体运动进行实验，乙方案用小车在斜面上下滑进行实验.甲

乙(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是______________.

(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小为________m/s.(结果保留3位有效数字)

丙甲方案1.37(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线如图丁所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝______m/s2.(结果保留2位有效数字)

丁9.7

命题二实验拓展创新[创新考查]过程创新

(1)利用系统机械能守恒代替单个物体的机械能守恒(2)利用光电门测算滑块的瞬时速度原理创新

(1)利用钢球摆动来验证机械能守恒定律(2)利用光电门测定摆球的瞬时速度器材创新

(1)小球在重力作用下做竖直上抛运动(2)利用频闪照片获取实验数据例2

(2022年湖北卷)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验.一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲.拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin.改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程.根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax－Tmin图像是一条直线，如图乙所示.甲

乙(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒.则图乙中直线斜率的理论值为________.

(2)由图乙得：直线的斜率为________，小钢球的重力为________N.

(3)该实验系统误差的主要来源是______.

A.小钢球摆动角度偏大B.小钢球初始释放位置不同C.小钢球摆动过程中有空气阻力－2－2.10.59C

变式2

(2021年海南卷)为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验.此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺.(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是________.

①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门1、2，并连接数字毫秒计；②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；⑥将滑块从光电门1左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门1、2的时间Δt1、Δt2；⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度h1、h2；⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量.②④(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则d＝________mm；某次实验中，测得Δt1＝11.60ms，则滑块通过光电门1的瞬时速度v1＝______m/s(保留3位有效数字).

5.000.431(3)在误差允许范围内，若h1－h2＝____________________(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒.

(4)写出两点产生误差的主要原因：______________________________________________________________________________________________.

滑块下滑受到空气阻力，产生误差；遮光条宽度不够窄，速度测量不准确，产生误差

甲(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L.接通打点计时器电源.从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带.钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点).从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为________________，钩码的动能增加量为____________，钩码的重力势能增加量为__