2026届高考物理冲刺复习：验证机械能守恒定律

2026届高考物理冲刺复习验证机械能守恒定律

机械能自由落体运动物体沿光滑斜面下滑小球的摆动一、实验思路强基础

固本增分

《研究自由下落物体的机械能》为例新课讲授系统守恒实例

通过实验,求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量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。实验原理：《研究自由下落物体的机械能》为例hvO思路1：若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，若有

即验证了机械能守恒定律。思路2：若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA

再测出物体由A点下落∆h后经过B点的速度vB,则在误差允许范围内，若有

∆hvBOBAvA即验证了机械能守恒定律。图为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点(速度恰好为零)，纸带上有连续的3个点C、D、E，其中C、E到O点的距离分别为hC

、hE，已知打点计时器每隔T=0.02s打一次点。求：vDT=0.02sCDE0hChEB思考：怎样计算瞬时速度v？1.打点计时器哪种类型较好？重锤1.铁架台(含铁夹)2.打点计时器、低压交流电源、纸带、墨粉纸盘（复写纸片）、导线两根3.重物(带纸带夹)

4.毫米刻度尺思考：如何选择实验器材？质量大

体积小

3.重物的质量是否需要测量？二、实验器材2.重物选择有什么要求？1．如图安装装置三、实验过程思考：打点计时器的固定有什么要求？2．打纸带

先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。

将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。更换纸带重复做3次～5次实验。3.选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。4.进行数据处理并验证。四、处理数据1.求瞬时速度01234567h1h2h3h4……测量点n123456高度hn/m速度vn/(m/s)数据记录2.验证守恒方法一：利用起始点和第n点计算思考：纸带选择有什么要求？纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。

代入mghn和

，如果在误差允许的条件下，mghn和

相等，则验证了机械能守恒。01234567思考：纸带选择还有上述要求吗？方法二：任取两点计算⑴任取两点如3、6，测出h36，计算出mgh36。⑶在实验误差允许的条件下，若

，则验证了机械能守恒。

⑵算出

的值01234567结论：若在误差允许的范围内，图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律。0h思考：怎样的图像才是验证了机械能守恒定律？方法三：图像法

从纸带上选取多个点，测量从起始点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的

，然后以

为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出

图线。思考：为什么重物的重力势能减少量略大于动能的增加量？

如何减小它们之间的误差？重物下落过程中克服阻力做功。1.系统误差ΔEk增<ΔEp减

选择质量大、体积小的重物

用电火花计时器代替电磁打点计时器；

安装打点计时器时保证两个限位孔竖直；

释放纸带时，保证纸带竖直。减小系统误差的措施：五、误差分析2.偶然误差主要在于长度的测量。

测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完。六、注意事项

应选用质量和密度较大的重物。

安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。4．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm～80cm之间。2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带。1．应尽可能满足机械能守恒的条件，要尽量减小各种阻力的影响：3．验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比较

和ghn是否相等即可验证机械能是否守恒。考向一实验原理与操作典题1某实验小组验证机械能守恒定律的装置如图所示。(1)下列实验步骤中必要的且操作顺序正确的排列是________。

A.松手让重锤自由下落B.启动打点计时器C.用天平测出重锤的质量D.用刻度尺测量计时器在纸带上留下的小点间的距离BAD考点一教材原型实验(2)利用该装置还可以测量当地的重力加速度,某同学的做法是以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的二次方v2为纵坐标,建立直角坐标系,用实验测得的数据绘制出v2-h图像,如图所示。请画出v2-h图线,并求得当地重力加速度g=_______m/s2。(计算结果保留3位有效数字)9.66

考向二数据处理与误差分析典题2(2024浙江6月选考)在“验证机械能守恒定律”的实验中(1)下列操作正确的是______。

B(2)实验获得一条纸带,截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示,已知打点的频率为50Hz,则打点“13”时,重锤下落的速度大小为_______m/s(保留3位有效数字)。

3.34(3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2,并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m,另计算得动能增加值为5.08m(m为重锤质量),则该结果______(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律,理由是______。

A.在误差允许范围内B.没有用当地的重力加速度g不能B

考向一实验原理的改进典题3(2025四川达州模拟)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上,架子下部固定一个小电动机,电动机轴上装一支软笔。电动机转动时,软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹(时间间隔为T)。如图乙所示,在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E,测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。考点二实验的改进与创新(1)若电动机的转速为3000r/min,则T=_________s。

(2)为验证机械能是否守恒,需要比较钢柱下落过程中任意两点间的________。

A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量(3)设各条痕迹到O的距离为h,对应钢柱的下落速度为v,画出v2-h图像,发现图线接近一条倾斜的直线,若该直线的斜率近似等于_______,则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。(4)该同学用两个质量分别为m1、m2的钢柱P、Q分别进行实验,多次记录下落高度h和相应的速度大小v,作出的v2-h图像如图丙所示。P、Q下落过程中所受阻力大小始终相等,对比图像分析正确的是_______。

A.m1大于m2B.m1等于m2