2025版高考物理一轮总复习考点突破第6章机械能实验7验证机械能守恒定律考点2创新实验提升

考点2创新试验提升(实力考点·深度研析)1．速度测量方法的改进从测量纸带上求各点速度→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(由光电门测速度,由频闪照片测速度,由平抛运动测速度))2．探讨对象的改进从单个物体创新为两个物体组成的系统，验证系统在某一过程机械能守恒。►考向1探讨对象和试验器材的改进(2024·天津卷)验证机械能守恒的试验如图放置试验器材，接通电源，释放托盘与砝码，并测得：a．遮光片长度db．遮光片小车到光电门长度lc．遮光片小车通过光电门时间Δtd．托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2(1)小车通过光电门时的速度为eq\f(d,Δt)；(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能削减量为_m1gl__，动能增加量为eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2；(3)变更l，做多组试验，做出如图以l为横坐标，以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2为纵坐标的图像，若机械能守恒成立，则图像斜率为eq\f(2m1g,m1＋m2)。[解析](1)小车通过光电门时的速度为v＝eq\f(d,Δt)。(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能削减量为ΔEp＝m1gl，从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统动能增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2。(3)变更l，做多组试验，做出如图以l为横坐标。以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2为纵坐标的图像，若机械能守恒成立有m1gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2整理有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2＝eq\f(2m1g,m1＋m2)·l则图像斜率为eq\f(2m1g,m1＋m2)。►考向2试验方法的改进(2024·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试验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。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摇摆，记录钢球摇摆过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin。变更小钢球的初始释放位置，重复上述过程。依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。(1)若小钢球摇摆过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为_－2__。(2)由图乙得：直线的斜率为_－2.1__，小钢球的重力为_0.59__N。(结果均保留2位有效数字)(3)该试验系统误差的主要来源是_C__(单选，填正确答案标号)。A．小钢球摇摆角度偏大B．小钢球初始释放位置不同C．小钢球摇摆过程中有空气阻力[解析](1)设初始位置时，细线与竖直方向夹角为θ，则细线拉力最小值为Tmin＝mgcosθ，到最低点时细线拉力最大，则mgl(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mv2，Tmax－mg＝meq\f(v2,l)，联立可得Tmax＝3mg－2Tmin，即若小钢球摇摆过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为－2。(2)由图乙得直线的斜率为k＝－eq\f(1.77－1.35,0.