实验：验证机械能守恒定律课件2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

复习任务群一现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第1课时反应热焓变（基础课）第四章机械能及其守恒定律6实验：验证机械能守恒定律学习任务目标1．认真阅读教材，明确实验目的，理解实验原理和实验设计思路。(科学探究)2．能正确进行实验操作，并能进行相关物理量的测量。能分析实验数据得出结论，并定性地分析产生误差的原因。(科学探究)3．通过误差分析，掌握减小实验误差的方法。(科学思维)问题式预习mgh1－mgh2(或mgΔh)质量大、体积小竖直纸带与限位孔铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸(或墨粉盘)、导线、毫米刻度尺、交流电源。任务型课堂1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面列出了一些实验步骤：A.用天平称出重物和夹子的质量；B.把重物系在夹子上；C.将纸带穿过打点计时器限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器并静止；D.把打点计时器接在电源上(此时电源不接通)；E.把打点计时器固定在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上；F.在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据；G.用停表测出重物下落的时间；H.接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带；I.切断电源；J.更换纸带，再重复进行两次实验；K.在三条纸带中选出点迹较清晰的一条；L.进行计算，得出结论，完成报告；M.拆下导线，整理器材。以上步骤中，不必要的有________，正确步骤的合理顺序是___________________。(均填写字母)AGEDBCHIJMKFL2．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源有交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的直流输出端上；C.用天平测量出重锤的质量；D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E.测量打出的纸带上某些点之间的距离；F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。指出其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤，将其对应的字母填在下面的横线上，并说明原因：_______________________________________________________________________________________。解析：仔细分析可知，步骤B是错误的，应该将打点计时器接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，根据测量原理，重锤的动能和重力势能中都包含了质量m，可以约去。答案：见解析BC(2)如图乙所示是该实验小组获得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的交流电源，重物的质量为0.5kg，则在打点计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能ΔEp＝______J；重物增加的动能ΔEk＝________J，两者不完全相等的原因可能是_____________________________。(取g＝9.8m/s2，结果均保留三位有效数字)2.142.12重物下落过程中受到阻力作用(3)实验小组的同学正确计算出图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F时重物的瞬时速度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物体机械能守恒的依据是_______________________________________________。图像的斜率为19.52m/s2，约为重力加速度g的2倍4．为了“验证机械能守恒定律”，我们提供了如图所示的实验装置。某同学进行了如下操作并测出相应数据：①用天平测出小钢球的质量为m＝0.40kg；②用游标卡尺测出小钢球的直径为d＝10.0mm；③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为L＝129.0cm；④电磁铁先通电，让小钢球吸在电磁铁下端；⑤电磁铁断电时，小钢球自由下落；⑥在小钢球经过光电门时，计时装置记下小钢球经过光电门所用时间为t＝2.0×10-3s。(1)由此可算得小钢球经过光电门的速度为________m/s。(2)计算得出小钢球重力势能的变化量为______J，小钢球动能的变化量为________J。(结果均保留三位有效数字，g取9.8m/s2)(3)试根据(2)对本实验下结论：_________________________________________。5－5.065.00在误差允许的范围内，小钢球的机械能守恒答案：(1)5

(2)－5.06

5.00

(3)在误差允许的范围内，小钢球的机械能守恒5．(2025·江西卷)某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取9.80m/s2。(1)实验前，应合理安装实验器材。图甲中光电门____的位置安装不合理，应如何调整？_______________________。1适当向右移动光电门1(2)实验时，已知导轨倾斜角的正弦值sinθ＝0.0613，光电门1、2相距L。将宽度d＝4.82mm的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间Δt1和Δt2。移动光电门2的位置改变L，重复实验，测得数据见下表：L/cm10.0015.0020.0025.0030.00

…60.0065.0070.00Δt1/ms9.9829.88310.01910.06810.049

…10.07310.06610.170Δt2/ms8.0167.5787.0326.5836.276…4.9384.7874.677若滑块经过光电门1、2的速度分别为v1和v2。当L＝65.00cm时，v2＝_____m/s，滑块通过两光电门下降的高度HL＝____cm。(结果均保留两位小数)(3)处理上表数据，并绘制Δv2­HL关系曲线(其中Δv2＝v－v)，如图乙所示。根据图乙中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒：_________________；并给出理由：______________________。1.013.98守恒见解析6．某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。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摆动，记录小钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值FTmax和最小值FTmin。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的FTmax­FTmin图像是一条直线，如图乙所示。甲乙(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为________。(2)