2023版高考物理一轮总复习第五章实验五验证机械能守恒定律课件

实验五验证机械能守恒定律一、基本原理与操作

二、误差分析

1.减小测量误差：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值.三、注意事项

1.打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力. 2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.一先一后：应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落.考点1基本实验原理与实验操作的考查

【典题1】(2021

年浙江卷)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图S5-1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.甲乙图S5-1

(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取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答案：(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)(2)0.5470.588C考点2数据处理与误差分析

【典题2】如图S5-2甲所示，在固定在天花板上的定滑轮两边分别挂上用轻绳连接的质量为m、M的A、B两物体，用该实验装置来验证机械能守恒定律.在物体B从高处由静止开始下落时物体A下方拖着纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未标出，计数点间的距离已在图中标出.已知m＝40g，M＝100g，打点频率为50Hz，重力加速度g取10m/s2.(结果保留两位有效数字)甲乙

图S5-2(1)两个物体运动的加速度为a＝________m/s2.

(2)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________m/s. (3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝_____J，系统势能的减少量ΔEp

＝________J，由此得出的结论是______________________________________________________________________________________________.答案：(1)4.0(2)2.4(3)0.400.42在误差允许的范围内，A、B两物体组成的系统机械能守恒易错提醒

本实验可从多个角度进行创新：实验原理的创新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(续表)

实验原理的创 新1.利用机械能守恒定律求解弹簧弹性势能.2.由平抛运动测量球的初速度.3.利用平抛位移s－弹簧压缩量Δx图线处理数据2.结合

­H图线判断小球下落过程中机械能守恒.新(续表)

实验 过程 的创1.用光电门测定小球下落到B点的速度.

3.分析实验误差ΔEp－ΔEk

随H变化的规律

考向1实验器材的创新

【典题3】(2020年广东汕头质检)某同学利用如图S5-3所示的实验装置验证机械能守恒定律.将刻度尺固定在铁架台的横杆上(刻度尺的零刻度线在上端)，光电门固定在刻度尺的下端刻度为x2

的位置，接通光电门的电源，让一个高度为d的圆柱形重锤从光电门正上方刻度为x1

的位置由静止释放，重锤下落并穿过光电门，已知重锤下落的距离比重锤的高度大得多.图S5-3

(1)某次实验中，测得重锤通过光电门时的遮光时间为Δt，若重锤的质量用m表示，查得当地重力加速度为g0.则重锤由静止释放到穿过光电门的整个过程中重锤的动能增加量为_________，重锤的重力势能减小量为_________. (2)改变释放重锤时重锤与光电门间的距离x，多次进行实验，记录每次实验重锤通过光电门时的遮光时间Δt，该同学想用图像处理数据，为使所得图像为一条直线，应作下列______(填字母)图像.A.x­ΔtB.x­(Δt)2C.x­

1ΔtD.x­

1（Δt）2

(3)若(2)问中所得图像斜率为k，可得当地重力加速度g＝________.将此测量值与g0比较，若偏差不大，亦可验证小球机械能守恒. (4)本实验因下列原因产生的误差，属于系统误差的是________. A.刻度尺读数时出现的误差

B.用重锤通过光电门的平均速度代替重锤到达光电门处的瞬时速度产生的误差

C.小球下落过程受空气阻力影响产生的误差(4)BC考向2实验方案的创新

【典题4】(2021

年广东佛山模拟)某研究性学习小组利用图S5-4甲装置验证系统的机械能守恒定律.已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，每个钩码质量均为m，当地重力加速度为g.该同学经正确操作打出的纸带一部分如图乙所示.甲乙图S5-4(1)纸带中相邻两个计时点的时间间隔为T＝_______s.(2)用刻度尺测量OE＝6.60cm，OG＝10.40cm，则打F点时纸带的瞬时速度大小