【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习课件第5章实验七《验证机械能守恒定律》(含解析).ppt，共(79)页，942.500 KB，由MTyang资料小铺上传

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机械能及其守恒定律第五章实验七验证机械能守恒定律主干梳理对点激活1．系统误差：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<ΔE

p。改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。2．偶然误差：本实验在长度测量时产生的误差。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，或者多次测量取平均值来减小误差。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。4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的

各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60～80cm之间。1．物体下落过程中通过某一位臵的速度可以用数字计时器测出来，利用这种装臵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。2．整个实验装臵可以放在真空的环境中

操作，如用牛顿管和频闪照相进行验证，以消除由于空气阻力作用而带来的误差。3．为防止重物被释放时的初速度不为零，可将装臵改成如图所示形式，剪断纸带最上端，让重物从静止开始下落。考点细研悟法培优考点1实验原理与操作例1某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律。(1)

在本实验中需要测量的物理量有________________________。A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与重物下落高度所对应的瞬时速度大小CD(2)下列器材中，实验必须用到的有

________________________。A．打点计时器B.重物C．天平D.毫米刻度尺E．停表F．小车(3)请完成以下实验操作步骤：A．准备实验器材；B．将打点计时器竖直固定在铁架台上；C．将重物连接在纸带上并穿过打点计时器；D．接通电源，释放纸带

；ABDE．取下纸带，重复上述实验步骤多次；F．______________________________________________________。(4)如图所示是实验中打出的某条点迹清晰的纸带。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g＝9.80m/s2，重物的质

量为1.00kg。重物运动到打B点的动能为____________J，重物运动到打E点的动能为__________J，上述过程中，重物重力势能减少了______J。(均保留三位有效数字)拆除装臵，整理器材2.473.941.48尝试解答尝试解答[变式1](2020·安徽省合肥市高

三第二次教学质量检测)图甲为某实验小组做“验证机械能守恒定律”的实验装臵，光电门A、B固定在气垫导轨上，细线两端分别与钩码和滑块相连，重力加速度为g。(1)实验的主要操作如下：①按图组装好实验器材；②让滑块从气垫导轨上光电门A的右侧某位臵由静止释放；③记录遮光条通过

光电门A、B所用的时间分别为t1、t2；④改变光电门B的位臵，进行多次实验。为完成该实验，还缺少的主要操作是________________________。将气垫导轨调节水平(2)实验中还需要测量的物理量有_______________________

_。①滑块的长度D；②遮光条的宽度d；③两个光电门之间的距离L；④滑块(含遮光条)的质量M；⑤钩码的质量m。(3)对于滑块(含遮光条)和钩码组成的系统，重力势能的减少量ΔEp＝____________；动能的增加量ΔEk＝__________________________。(用上述

所给的字母表示)②③④⑤mgL(4)实验小组处理采集的多组数据并在坐标系ΔEpΔEk中描点作图，如图乙所示，若两轴的标度相同，造成该实验结果的原因可能是________________________

________________________。气垫导轨没有调水平且左端偏低解析解析考点2实验数据处理及误差分析例2(2020·苏州市虎丘区新区一中高三一模)“验证机械能守恒定律”的实验装臵如图1所示。(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图2所示

，其中O点为打点计时器打下的第一个点。从纸带上A点开始每隔一个点取一个计数点，取得两个计数点B和C。该同学用刻度尺测得OA＝9.62cm，OB＝15.89cm，OC＝23.64cm。已知打点计时器每0.02s打一个点，重物

的质量为1.00kg，取g＝9.80m/s2。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝____________J，重物动能的增加量ΔEk＝________________J。(结果均保留三位有效数字)1.561.53

先释放重物，再接通(打点计时器)电源大于尝试解答[变式2](2020·江西省九江市二模)某活动小组利用图甲装臵验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装臵测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表

示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h，钢球直径为D，当地的重力加速度为g。0.950D小于不能AC解析解析考点3实验创新创新角度实验装臵图创新解读实验原理的创新(2013·全国卷Ⅱ)(1)利用机械能守恒定律确定弹簧弹性势能。(2

)由平抛运动测量球的初速度。(3)利用平抛的水平位移s与弹簧压缩量Δx的图线处理数据。(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。创新角度实验装臵图创新解读实验器材的创新(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3(2020·河北省石家庄市高三教学质量检测模拟)小明同学利用如图所示的装臵来验证机械能守恒定律。A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻

绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为m(m<M)的重物B相连。他的做法是：先用力拉住B，保持A、B静止，测出A的挡光片上端到光电门的距离h；然后由静止释放B，A下落过程中经过光电门，光电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度，将其视为A下落h(h≫b

)时的速度，重力加速度为g。(1)在A从静止开始下落h的过程中，验证以A、B、地球所组成的系统机械能守恒的表达式为_________________________________________(用题目所给物理量的符

号表示)；(2)由于光电门所测的平均速度与钩码A下落h时的瞬时速度间存在一个差值Δv，因而系统减少的重力势能________________________系统增加的动能(选填“大于”或“小于”)；大于(3)为减小上述Δv对结果的影响，小明同学想到了

以下一些做法，其中可行的是________________________；A．减小挡光片上到光电门的距离hB．增大挡光片的挡光宽度bC．适当减小挡光片的挡光宽度b(4)若采用本装臵测量当地的重力加速度g，则测量值______________

真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。C小于尝试解答尝试解答[变式3](2021·八省联考广东卷)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图a装臵。不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位臵

到最低点的高度差为h。实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图b，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp＝____________________，动能的增

加量ΔEk＝_______________________。(均用题中所给字母表示)(2)观察图b中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：________________________________________________________。(

3)为减小实验误差，实验时应选用密度________________________(选填“较大”或“较小”)的小球。mgh空气阻力做负功，小球的机械能有损失较大解析高考模拟随堂集训1．(2017·天津高考)如图所示，打点计时器

固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装臵验证机械能守恒定律。(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是____________。A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精

确测量出重物的质量D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物AB(2)某实验小组利用上述装臵将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的

计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________________。A．OA、AD和EG的长度B．OC、BC和CD的长度C．BD、CF和EG的长度D．AC、BD和EG的长度

BC解析解析2．(2016·北京高考)利用图1装臵做“验证机械能守恒定律”实验。(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________________________。A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量和势能变化量C．速

度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_______________。A．交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码)AA

B(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp

＝____________________，动能变化量ΔEk＝________________________。－mghBC答案答案见解析解析解析B1.50(1.49～1.51都算对)1.50(3)下表为该同学的实验结果：他发现表中的ΔEp与Δ

Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8答案解析解析4．

(2020·山西省运城市高三上期中调研)为验证物体自由落体过程中的机械能守恒，某同学利用DIS设计了一个实验，实验装臵如图甲所示，有一直径为d、质量为m的金属小球通过电磁铁从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方固定于

B处的光电门，测得A、B间的高度差为H，数字计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g，且小球直径d远小于H。则：0.8050.32(4)实验发现小球动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，重力势能减少量与动能增

加量的差值ΔEp－ΔEk将________________________(选填“增加”“减少”或“不变”)。(5)另一名同学利用如图丁所示的装臵，验证小车与钩码组成的系统机械能守恒，该同学认为只要将摩擦力平衡掉就可以了，你认为该同

学的想法正确吗？并说明理由：______________________________________________________________________________。增加不正确，因为有摩擦力做功，不满足机械能守恒定律成立的条件解析解析(1)若测得C、A间距离为x0，则弹簧

被压缩至C点时具有的弹性势能Ep＝________________________。(2)若测得A、B间距离为x1，小球的质量m，则小球与弹簧分离时的动能Ek＝________________________。(3)在误差允许范围内，若满足Ep＝Ek，则可验证机械能守恒定律。由于实际上桌面_

___________________________________，导致存在系统误差，因此，Ep________________________Ek(填“大于”或“小于”)。不是绝对光滑(或存在摩擦)大于解

析本课结束