高中物理课件第05章机械能守恒定律实验七验证机械能守恒定律

高中物理课件实验七验证机械能守恒定律第五章机械能守恒定律夯实必备知识研透命题要点目录CONTENTS//////////////提升素养能力///////1.实验目的

验证机械能守恒定律。2.实验原理(如图1所示)

通过实验，求出做自由落体运动物体的___________________和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。重力势能的减少量图13.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。4.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)打纸带

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，换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带。刻度尺打点计时器接通电源释放纸带5.实验结论

在__________的范围内，自由落体运动过程机械能守恒。误差允许1.误差分析2.注意事项(1)打点计时器要竖直：安装打点计时器时要______架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，以减少__________。(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。(3)应先接通电源，让打点计时器正常工作，后释放纸带让重物下落。竖直摩擦阻力3.验证方案命题点二实验创新命题点一教材原型实验命题点三实验拓展——探究弹簧的弹性势能命题点一教材原型实验【真题示例1】

(2021·浙江6月选考，17)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图2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3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)。(3)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解析

(1)在验证机械能守恒定律实验时重物所受阻力越小越好，因此密度大的重物，阻力与重力之比更小。(3)工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。答案

(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)

(2)0.547(0.542～0.550都对)

0.588(0.570～0.590都对)

(3)C题干命题点二实验创新【例2】

(2021·山东潍坊市模拟)某实验小组利用图4甲所示装置验证机械能守恒定律，气垫导轨上有平行于导轨的标尺，在导轨上架设两个光电门1、2，滑块上侧固定一竖直遮光条，滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行，光电门1固定，其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下：图4(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为________mm。(2)滑块不挂细线、钩码，接通气源后，给滑块一个向左的初速度，使它从导轨右端向左运动，通过调整气垫导轨的调节旋钮P、Q，直到使滑块经过光电门1、2时遮光时间相等。(3)在滑块上挂上细线与钩码，接通气源，将滑块从导轨右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x。(4)用天平测出滑块和遮光条的总质量M及钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，重力加速度为g，滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关系式___________________________________________________。图5解析

(1)游标卡尺的主尺读数为7mm，游标尺读数为15×0.05mm＝0.75mm，则最终读数为7.75mm。题干题干命题点三实验拓展——探究弹簧的弹性势能实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则：甲乙图6(1)长木板右端垫一小物块，其作用是________________；(2)如图乙中纸带上s1＝3.50cm，s2＝5.42cm，s3＝1.14cm，T＝0.02s，由此可以算出小车匀速直线运动时的速度大小为________m/s(结果保留2位小数)。解析

(1)长木板右端垫一小物块，其作用是利用重力在斜面上的分力来平衡摩擦，使弹簧弹力做的功全部转化为小车的动能。题干1.(2021·天津红桥区质量调查)如图7所示，将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，利用此装置可以验证机械能守恒定律，或测定重力加速度。 (1)通过正确处理纸带，经过计算一般重物重力势能的减少量会略大于动能的增加量，其原因是_____________________________________________。 (2)若测定重力加速度，通过作图像的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。除作v－t图像外，为使图线的斜率等于重力加速度，还可作________图像，或________图像。图7解析

(1)正确处理纸带，经过计算一般重物重力势能的减少量会略大于动能的增加量，其原因是克服空气和限位孔等阻力做功。2.(2021·湖南衡阳市联考)

某同学用如图8甲所示装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质无弹性细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器的限位孔，用天平测出A、B两物块的质量mA＝500g，mB＝300g，A从高处由静止开始下落，B拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。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(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知打点计时器打点周期为T＝0.02s。则：甲乙图8在打0～5点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_________________________________________(重力加速度g取9.8m/s2，结果保留3位有效数字)。答案0.595

0.604在误差允许范围内，A与B组成的系统机械能守恒解析

相邻两计数点间的时间间隔为Δt＝5×0.02s＝0.1s则系统动能的增加量系统势能的减少量ΔEp＝(mA－mB)gx05＝0.604J在误差允许的范围内，A与B组成的系统机械能守恒。3.(2021·宁夏吴忠市联考)利用光电门、遮光条组合可以探究“弹簧的弹性势能与形变量之间的关系”实验装置如图9所示，木板的右端固定一个轻质弹簧，弹簧的左端放置一个小物块(与弹簧不拴接)物块的上方有一宽度为d的遮光片(d很小)，O点是弹簧原长时物块所处的位置，其