高考物理一轮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.2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力.

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】(2022

年广东惠州二模)在“验证机械能守恒定律”实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验，设重力加速度为g.甲乙图S5-1

(1)在图甲中，下落物体应选择密度______(填“大”或“小”)的重物.在图乙中，两个重物的质量关系是m1_________(填“＞”“＝”或“＜”)m2.(2)采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和__________.

(3)某次实验所打纸带如图S5-2所示，O为第一个点，A、B、C、D点到O点的距离已标出，打点时间间隔为0.02s，则记录C点时，重物的速度vC＝__________m/s(结果保留3位有效数字).图S5-2(4)从减少实验误差的角度看，比较两种实验方案，你认为______(填“甲”或“乙”)更合理.统重力势能的减小量是否相等，动能的增加量为ΔEk＝(m1＋

解析：(1)为了减小实验的误差，下落物体应选择密度大的物体，图乙是验证系统机械能是否守恒，m1向下运动，m2向上运动，所以m1＞m2.(2)验证系统机械能是否守恒，即验证系统动能的增加量和系m2)v2，重力势能的减小量为ΔEp＝(m1－m2)gh，可知需要测量两个重物的质量，所以实验器材还需要天平.

(3)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出所打纸带上C点时小车的瞬时速度大小，vC＝

(4)甲方案更合理，因为在图乙中还受到细线与滑轮之间的阻力影响.

答案：(1)大＞(2)天平(3)0.780(4)甲考点2数据处理与误差分析

【典题2】如图S5-3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2位有效数字)甲乙

图S5-3(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)0.40

0.42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(续表)实验过程的创新

1.用光电门测定小球下落到B点的速度.2.结合

­H图线判断小球下落过程中机械能守恒.3.分析实验误差ΔEp－ΔEk随H变化的规律考向1实验方案的创新

【典题3】(2023

年广东广州开学考)某研究性学习小组同学设计了“验证机械能守恒定律”的实验装置，质量分别为m1和m2的物块A、B，与动滑轮及定滑轮(两滑轮均为轻质滑轮)用不可伸长的轻质绳按如图S5-4甲所示方式连接(绳竖直).物块B从高处由静止开始下落，物块A上拖着的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.图乙所示是实验中获取的一条纸带，0点是打下的第一个点，每相邻两个计数点之间还有3个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示.(已知当地的重力加速度大小为g，打点计时器使用电源的频率为f)甲乙图S5-4(1)在纸带上打下记数点5时物块A的速度大小v＝________(用x1、x2和f表示).

(2)若将A、B两物块看作一个系统，则打下0点到打下5点的过程中，系统减少的重力势能为_________________________，系统增加的动能为_______________________.(以上两空均用题目给出的物理量的字母表示)

(3)经过多次实验发现A、B两物块组成的系统减少的重力势能ΔEp

与系统增加的动能ΔEk并不相等，请从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是___________________________________(写出一条即可).

(3)因为系统机械能部分转化为其他物体的动能或其他形式的能量而损失掉.考向2实验器材的创新

【典题4】(2023

年广东汕头二模)某研究小组利用DIS实验装置验证机械能守恒定律.如图S5-5所示，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的竖直高度为h，摆锤质量为m，重力加速度为g.图S5-5(1)实验前，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图S5-6，则d＝______mm.图S5-6

(2)若以最低点N为零势能面，选用字母m、h、d、t、g表示物理量，则经过某个遮光片时，摆锤的重力势能Ep＝_________，动能Ek＝____________；对比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程中动能、重力势能和机械能随高度变化的图像如图S5-7所示，仔细比对数据发现，摆锤摆下过程中，重力势能减少量__________(填“大于”或“小于”)动能增加量.图S5-7解析：(1)由题(1)图知，遮光片的宽度为d＝8mm＋0.1mm×7＝8.7mm.2t2

(3)由Ep＝mgh知，