实验7　验证机械能守恒定律-2027版高考物理一轮复习

物理实验7验证机械能守恒定律目录12基础自主落实课前

自检自测·回归教材

能力探究突破课中课堂互动·考教衔接基础

自主落实课前

自检自测·回归教材

一、实验器材打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线。二、实验操作

装置图注意事项

(1)重物选密度大、质量大的金属块;(2)本实验不需要天平测量重物的质量1.安装:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。2.靠近:用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近。3.打点:先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带。4.重复:换上新的纸带,重复实验3~5次。

易错辨析(1)实验中,打点计时器的工作电压偏高会影响打点的时间间隔。(

)(2)实验中,要确保在纸带上打第一个点时重物的速度为零。(

)(3)描绘v2-2h图像处理实验数据时,若图像是一条过原点且斜率为2g的直线,则验证了机械能守恒定律。(

)×××考点一教材原型实验能力探究突破课中

课堂互动·考教衔接角度一实验原理和实验操作例1

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,可输出交流电和直流电。重锤从高处由静止开始下落,打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点,对图中纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。(1)下列几个操作步骤中,没有必要的是

,操作错误的是

。(选填步骤前相应的字母)

A.按照图示,安装好实验装置B.将打点计时器接到电源的“交流输出”上C.用天平测出重锤的质量D.先释放重锤,后接通电源,纸带随着重锤运动,打点计时器在纸带上打下一系列的点E.测量纸带上某些点间的距离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CD(2)若重锤质量为m,重力加速度为g,在选定的纸带上依次取计数点如图所示,纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置,那么纸带的

(选填“左”或“右”)端与重锤相连。设任意相邻计数点间的时间间隔为T,且“0”为打下的第一个点,当打点计时器打点“3”时,重锤的动能表达式为Ek=

,若以重锤的运动起点“0”为参考点,当打点“3”时重锤的机械能表达式为E=

。

左

角度二数据处理和误差分析例2(2025江苏扬州统测)在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,相邻计数点间的时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2。求:(1)从起点O到打下计数点B的过程中,物体重力势能减小量ΔEp=

,动能的增加量ΔEk=

(保留2位有效数字)。

(2)即使在实验操作规范、数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验求得的ΔEp也一定略大于ΔEk,这是实验存在系统误差的必然结果,该系统误差产生的主要原因是

。

A.重物下落的实际距离大于测量值B.重物质量选用得大了,造成的误差C.重物在下落的过程中,由于摩擦生热造成的误差D.先释放纸带后接通计时器造成的误差0.48J0.47JC(3)某同学利用自己在做该实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2为纵轴画出了如图的图线。则图线未过原点O的原因是

,图线的斜率近似等于

。A.19.6m/s2 B.9.80m/s2 C.4.90m/s2实验过程先释放重物后接通(打点计时器)电源A

考点二实验的改进与创新角度一实验情境、类别上的创新例3(2026江苏南通模拟)小明利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮,两端各悬挂一个重锤。(1)部分实验步骤如下:①用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H②将遮光片固定在重锤1上,用天平测量重锤1(含遮光片)的质量m、重锤2的质量M(M>m)③将光电门安装在铁架台上,将重锤1压在桌面上,保持系统静止,重锤2离桌面高度适当④用游标卡尺测量遮光片的宽度d⑤启动光电门,释放重锤1,用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t其合理的顺序是

(选填“A”“B”或“C”)。

A.③④②⑤①

B.④②③①⑤

C.②④③⑤①B(2)测量d时,刻度尺的示数如图乙所示,可知遮光片的宽度d=

cm。(3)重锤1通过光电门时的速度大小v=

(用题中物理量的符号表示)。(4)已知重力加速度为g。若满足关系式

(用题中物理量的符号表示),则验证了两重锤组成的系统机械能守恒。

0.53

(5)实验中,忽略空气阻力,细绳与滑轮间没有相对滑动。小明认为细绳与滑轮间的静摩擦力做功但不产生内能,因此两重锤组成的系统机械能守恒。你是否同意他的观点,并简要说明理由

。不同意。因为静摩擦力对两重锤组成的系统做负功,所以系统机械能减小解析

(1)首先,用游标卡尺测量遮光片的宽度d(步骤④),这是测量速度的关键物理量。接着,用天平测量重锤1(含遮光片)的质量m、重锤2的质量M(M>m)(步骤②),为后续计算机械能做准备。然后,将光电门安装在铁架台上,将重锤1压在桌面上,保持系统静止,重锤2离桌面高度适当(步骤③),完成装置的安装与调试。之后,用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H(步骤①),确定下落高度。最后,启动光电门,释放重锤1,用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t(步骤⑤),进行实验数据采集。所以合理的顺序是④②③①⑤,故选B。(2)由图乙可知,刻度尺的分度值为1

mm,遮光片的宽度d=0.53

cm。

(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源,从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为

,钩码的动能增加量为

,钩码的重力势能增