高中物理复习实验七验证机械能守恒定律课件

实验七验证机械能守恒定律

素养目标1.熟悉“验证机械能守恒定律”的基本实验原理及注意事项．2．会验证创新实验的机械能守恒．必备知识·自主落实一、基本原理与操作原理装置图操作要领

关键能力·分层突破考点一教材原型实验例1在用打点计时器“验证机械能守恒定律”实验中(1)纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示，其中最合适的是________．D解析：验证机械能守恒定律实验中，为了减小纸带与打点计时器间的摩擦力，应用手拉着纸带上端竖直穿过打点计时器，同时重物应该靠近打点计时器．故选D.(2)若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g＝9.80m/s2，重物质量为0.2kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，打P点时，重物的速度为零，A、B、C为另外3个连续点，根据图中的数据，可知重物由P点运动到B点，重力势能减少量ΔEp＝________J(计算结果保留3位有效数字)．0.0982解析：(2)重物由P点运动到B点，重力势能减少量为ΔEp＝mghB＝0.2×9.8×5.01×10－2J≈0.0982J.(3)小明测量出打P点到B点的时间tB，再用自由落体运动公式“vB＝gtB”计算出vB，这种处理数据的方法是________的(选填“正确”或“错误”)．(4)若PB的距离用h表示，打B点时重物的速度为vB，当两者间的关系式满足________时，说明下落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g，用h、vB、g表示)．(5)实验中发现重物增加的动能总大于减少的重力势能，其主要原因可能是________．A．重物的质量过大B．重物的体积过小C．先释放重物后通电打点了D．重物及纸带在下落时受到阻力错误

C

BC

(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点，并测出各计数点到O点的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm.已知打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，重物的质量为0.5kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减小的重力势能ΔEp＝________J；重物增加的动能ΔEk＝________J，两者不完全相等的原因可能是___________．(重力加速度g取9.8m/s2，计算结果保留三位有效数字)2.142.12阻力做负功

(3)实验小组的同学正确计算出了图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度v，以各计数点到A点的距离h为横轴，v2为纵轴作出图像，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重物机械能守恒的依据是________________________________．

考点二探索创新实验考向1实验器材的创新例3[2024·辽宁丹东一模]某实验小组为验证系统机械能守恒，设计了如图所示的装置，实验过程如下：图甲(1)用螺旋测微器测量砝码上端固定的遮光片厚度时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝________mm，测得砝码和遮光片总质量m＝0.026kg；(2)按图甲安装实验器材并调试，确保砝码竖直上下振动时，遮光片运动最高点高于光电门1的激光孔，运动最低点低于光电门2的激光孔；图乙2.040

解析：螺旋测微器的分度值为0.01mm，则遮光片厚度为d＝2mm＋4.0×0.01mm＝2.040mm(3)实验时，利用计算机记录弹簧拉伸量x及力传感器的读数F，画出F-­x图像，如图丙所示；(4)测量遮光片经过光电门1的挡光时间t1＝0.0051s，弹簧的拉伸量x1＝0.04m，经过光电门2的挡光时间t2＝0.0102s，弹簧的拉伸量x2＝0.08m，以及两个光电门激光孔之间的距离h＝0.04m；(5)遮光片从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的增加量Ep＝________J，系统动能的减少量Ek＝________J(结果保留三位有效数字，g＝10m/s2)，实验表明在误差允许范围内系统机械能守恒．图丙1.60×10－31.56×10－3

考向2实验目的的创新例4某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．④①③②解析：(1)根据该实验操作过程，正确步骤应为④①③②.(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(选填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．1.29M

考向3实验方案的创新例5[2024·四川成都第二次诊断]某研究小组利用DIS实验装置验证机械能守恒定律．如图(a)为装置图，内置有光电门的摆锤通过轻杆与转轴O相连，摆锤通过遮光片时可记录遮光时间．实验时，摆锤从M点由静止释放，依次记录其通过每个遮光片所对应的时间t.用刻度尺测出每个遮光片距最低点N的竖直高度h，摆锤质量为m，重力加速度为g.(1)实验前，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)，则d＝________mm.(2)若以最低点N所处水平面为零势能面，选用

字母m、h、d、t、g表示相应物理量，则摆锤经过某个遮光片时，摆锤的重力势能Ep＝______，动能Ek＝________；对此通过各遮光片处摆锤的机械能E(E＝Ep＋Ek)是否相等，可判断机械能守恒与否．(3)为了更直观地处理数据，研究小组绘制了摆锤摆下过