《高考备考指南 物理 》课件-实验六　验证机械能守恒定律

机械能及其守恒定律第五章

实验六验证机械能守恒定律栏目导航01知识

梳理查漏02题点

各个击破03配套训练知识梳理查漏1

三、实验步骤1.安装实验装置如图所示，将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路.2.纸带打点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，然后松开纸带，让重物带着纸带自由下落.更换纸带重复做3~5次实验.

五、注意事项1.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，从而使空气阻力减小.2.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.

六、误差分析1.系统误差本实验中因重锤和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器与纸带的摩擦力)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，改进的方法是调整器材的安装，尽可能减小阻力.2.偶然误差本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差.减小误差的方法是测下落距离时都从O点测量，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.题点各个击破2命题点一教材标准实验拓展考查点1实验操作和数据处理例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.(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是

.(2)已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝

J、C点的动能EkC＝

J(计算结果均保留3位有效数字).比较EkC

与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是____________.A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带阻力与重力之比更小0.547

0.588

C

考查点2实验原理和数据处理例2如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置.现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平.(1)为完成实验，还需要的器材有____________.

A.米尺B.0~6V直流电源C.秒表D.0~6V交流电源甲AD

(2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为

m/s.(结果保留3位有效数字)

乙1.75

丙重物的初速度为零

2mm

当地重力加速度的2倍命题点二实验创新迁移创新角度1实验设计和操作创新例3

(2023年茂名二模)某同学为了验证荡秋千过程中机械能是否守恒，设计了如图乙所示的实验.长为L的轻质细绳一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球(尺寸相对L足够小)，在O点正下方L处的N点放有一光电门.重力加速度为g，实验步骤如下：(1)如图丙用螺旋测微器测出小球的直径D，小球直径D＝________mm；(2)将小球拉到偏离竖直方向上的某位置M，用工具测出M处的细绳与竖直方向的夹角θ；(3)静止释放小球，测出小球经过光电门的时间为Δt，计算小球经过光电门的速度；(4)从M到N的过程中，小球减少的重力势能ΔEp＝____________，增加的动能ΔEk＝____________；(用题目中已知的物理量符号表示)

(5)验证ΔEk＝ΔEp，即可验证小球运动过程中的机械能守恒.7.170

mgL(1－cosθ)

创新角度2光电门的创新应用例4

(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Ⅰ、Ⅱ，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Ⅰ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Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ的瞬时速度v1＝

m/s(保留3位有效数字).

(3)在误差允许范围内，若h1－h2＝___________________