高考物理（熱點(diǎn)+題型全突破）專題6.8 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒（含解析）(2021年最新整理)

1、2017年高考物理（熱點(diǎn)+題型全突破）專題6.8 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒（含解析）2017年高考物理（熱點(diǎn)+題型全突破）專題6.8 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒（含解析） 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（2017年高考物理（熱點(diǎn)+題型全突破）專題6.8 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒（含解析）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，

2、以下為2017年高考物理（熱點(diǎn)+題型全突破）專題6.8 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒（含解析）的全部?jī)?nèi)容。14專題6。8 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)原理與操作一、數(shù)據(jù)處理方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算代入ghn和v，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的情況下，ghnv，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。方法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算（1)任取兩點(diǎn)a、b，測(cè)出hab,算出ghab；(2）算出vv的值;(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的情況下，若ghabvv，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。方法三：圖象法從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h圖線。若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象

3、是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.二、誤差分析1減小測(cè)量誤差：一是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起,一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)下落高度測(cè)量完,二是多測(cè)幾次取平均值 。2誤差來(lái)源:由于重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量ekmv必定稍小于重力勢(shì)能的減少量epmghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整器材的安裝,盡可能地減小阻力。三、注意事項(xiàng)1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力。2重物密度要大:重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料。3一先一后：應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開紙帶讓重物下落。4測(cè)長(zhǎng)度，算速度：某時(shí)刻的瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用

4、vn， 不能用vn或vngt來(lái)計(jì)算。題型一 考查實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作【典例1】甲如圖甲為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平.回答下列問(wèn)題.（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有_。（填入正確選項(xiàng)前的字母）a米尺b秒表c46 v的直流電源d46 v的交流電源（2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:a按照?qǐng)D示的裝置安裝器件；b將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上；c用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；d先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶;e測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離；f根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能

5、其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。（3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_.（寫出兩個(gè)原因)(4）利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)a、b、c、d、e,測(cè)出各點(diǎn)之間的距離如圖乙所示。使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a_。(用x1、x2、x3、x4及f表示）乙【答案】（1）ad（2)b(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦;用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差；計(jì)算勢(shì)能變化時(shí)，選取始末兩點(diǎn)距離過(guò)近；交流電頻率不穩(wěn)定(寫出任意兩個(gè)即可）（4）【典例2】（1）在利用重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,有關(guān)重錘的質(zhì)量，下列說(shuō)法正確的是()a應(yīng)選用

6、質(zhì)量較大的重錘,使重錘和紙帶所受的重力遠(yuǎn)大于它們所受的阻力b應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時(shí)更接近于自由落體運(yùn)動(dòng)c不需要稱量重錘的質(zhì)量d必須稱量重錘的質(zhì)量（2)在該實(shí)驗(yàn)中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖實(shí).63所示,“0”為起始點(diǎn)，以后紙帶上所打的各點(diǎn)依次記為1、2、3，測(cè)得的x1、x2、x3是重錘從開始運(yùn)動(dòng)到各時(shí)刻的位移。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為t，重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g，則當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)“4時(shí)，重錘動(dòng)能的表達(dá)式為_；從“0”點(diǎn)到“4”點(diǎn)的過(guò)程中重錘重力勢(shì)能的減少量表達(dá)式為_。圖實(shí).6。3【答案】（1）ac(2)mgx4題型二 考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析一、數(shù)據(jù)處理

7、1求瞬時(shí)速度由公式vn可以計(jì)算出重物下落h1、h2、h3的高度時(shí)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v32守恒驗(yàn)證方法一:利用起始點(diǎn)。利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算。代入ghn和v,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ghnv，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。方法二：任取兩點(diǎn)（1)任取兩點(diǎn)a、b測(cè)出hab，求出ghab。(2)求出a、b兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度,求出vv的值。(3）如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ghabvv,則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證.方法三：圖象法.從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測(cè)量從第一個(gè)點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h ，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方 v2 ，然后以 v2 為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h圖線.若在誤差允許的范圍內(nèi)圖

8、象是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.二、本實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝要穩(wěn)固，并使兩限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力.(2）實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，待接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后才松開紙帶讓重物下落。(3)過(guò)程開始和終結(jié)位置的選擇：實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于1 m.從起始點(diǎn)開始大約能打出20個(gè)點(diǎn).終結(jié)位置的點(diǎn)可選擇倒數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)4 6個(gè)當(dāng)作開始的點(diǎn)，可以減小這兩個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度及兩點(diǎn)之間的距離（高度h)的測(cè)量誤差。（4)由于mghmv2，故實(shí)驗(yàn)只需驗(yàn)證hgv2即可,不需要測(cè)出物體的質(zhì)量m。(5)某時(shí)刻瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用vn,不要用vn 來(lái)

9、計(jì)算。（6）雖然本實(shí)驗(yàn)不需要用天平測(cè)重錘的質(zhì)量，但在選取重錘時(shí),應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小,增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。（7)在上面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求“要挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm的紙帶進(jìn)行計(jì)算”，其實(shí)也可以回避起始點(diǎn)，不過(guò)機(jī)械能是否守恒的表達(dá)式就變?yōu)椋簃ghmvmv，h為所選的起點(diǎn)到末點(diǎn)的高度差。三、紙帶的選取關(guān)于紙帶的選取，我們分兩種情況加以說(shuō)明:(1）用mv2mgh驗(yàn)證：這是以紙帶上第一點(diǎn)（起始點(diǎn)）為基準(zhǔn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法由于第一點(diǎn)應(yīng)是重物做自由落體運(yùn)動(dòng)開始下落的點(diǎn)，所以應(yīng)選取點(diǎn)跡清晰且第1、2兩點(diǎn)間的距離接近2 mm的紙帶.(2

10、)用mvmvmgh驗(yàn)證:這是回避起始點(diǎn)，在紙帶上選擇后面的某兩點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法。由于重力勢(shì)能的相對(duì)性,處理紙帶時(shí)選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，勢(shì)能的大小不必從起始點(diǎn)開始計(jì)算。這樣，紙帶上打出起始點(diǎn)o后的第一個(gè)0。02 s內(nèi)的位移是否接近2 mm，以及第一個(gè)點(diǎn)是否清晰也就無(wú)關(guān)緊要了。實(shí)驗(yàn)打出的任何一條紙帶，只要后面的點(diǎn)跡清晰，都可以用于計(jì)算機(jī)械能是否守恒.當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)如果不是用手提著紙帶的上端，而是用夾子夾住紙帶的上端，待開始打點(diǎn)后再松開夾子釋放紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)跡清晰,計(jì)算時(shí)從第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)開始至某一點(diǎn)的機(jī)械能守恒，其誤差也不會(huì)太大。回避第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)的原因也包括實(shí)驗(yàn)時(shí)手提紙

11、帶的不穩(wěn)定,使第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)打出的點(diǎn)跡過(guò)大，從而使測(cè)量誤差加大。四、誤差分析(1）偶然誤差：測(cè)量相關(guān)長(zhǎng)度時(shí)帶來(lái)的，減小的方法是多測(cè)幾次取平均值.(2）系統(tǒng)誤差:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功,故動(dòng)能的增加量ek必定稍小于勢(shì)能的減少量ep.再者，交流電的頻率f不是50 hz也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差若f50 hz，由于速度值仍按頻率為50 hz計(jì)算,頻率的計(jì)算值比實(shí)際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動(dòng)能值也就偏小，使ekep的誤差進(jìn)一步加大；根據(jù)同樣的道理，若f50 hz,則可能出現(xiàn)ekep的結(jié)果?！镜淅?】 在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某小組按照正確的操作選得紙帶如圖所示。其

12、中o是起始點(diǎn)，a、b、c是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)。用毫米刻度尺測(cè)量o到a、b、c各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中。（已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9。80 m/s2，重錘質(zhì)量為m1 kg，計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）(1） 圖中的三個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_段的讀數(shù)，應(yīng)記作_cm。（2) 甲同學(xué)用重錘在ob段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，他用ac段的平均速度作為b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度vb，則求得該過(guò)程中重錘的動(dòng)能增加量ek_j，重力勢(shì)能的減少量ep_j。這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是ek_ep（選填“、“”或“”)。(3）乙同學(xué)根據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在ob段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打

13、下的第一個(gè)點(diǎn)o記為第1個(gè)點(diǎn)，圖中的b是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)因此他用vgt計(jì)算與b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度vb，求得動(dòng)能的增加量ek_j這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使ek_ep（選填“、“”或“”)。（4）上述兩種處理方法中，你認(rèn)為合理的是_同學(xué)所采用的方法（選填“甲”或“乙”)【答案】（1）oc15。70(2）1。201。22 (3）1。23（4）甲【典例4】驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法（g9。8 m/s2）：(1）通過(guò)驗(yàn)證mv2mgh來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求_；為此，所選擇紙帶的第一、二兩點(diǎn)間距應(yīng)接近_。(2）若實(shí)驗(yàn)中所用重物質(zhì)量m1 kg，打點(diǎn)紙帶如圖所示，所

14、用電壓頻率為50 hz,則打點(diǎn)時(shí)間間隔為_，則記錄b點(diǎn)時(shí)，重物的速度vb_,重物動(dòng)能ekb_.從開始下落起至b點(diǎn)，重物的重力勢(shì)能減少量是_,因此可得出的結(jié)論是:_。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸，畫出的圖像應(yīng)是圖中的_，圖線的斜率表示_?！敬鸢浮浚?）初速度等于零2 mm(2)0。02 s0.59 m/s0.17 j0。17 j在誤差允許的范圍內(nèi)重物機(jī)械能守恒（3）c重力加速度(g)【解析】（1）自由落體初速度為零，打點(diǎn)開始兩點(diǎn)距離hgt29。8(0.02）2m2 mm。(2)時(shí)間間隔為t0。02 s，b點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vb m/s0。5

15、9 m/s，重物動(dòng)能為ekbmvb20.17 j，重力勢(shì)能減少量為mghb19.80.017 6 j0.17 j，重物重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量，機(jī)械能守恒。(3）由mv2mgh可知，gh，故圖線應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的直線,斜率表示重力加速度。題型三 考查實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材,體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn).1:實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)由系統(tǒng)動(dòng)能、重力勢(shì)能的變化驗(yàn)證機(jī)械能守恒，所用實(shí)驗(yàn)器材：光電門、氣墊導(dǎo)軌.通過(guò)小球自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒。2：實(shí)驗(yàn)原理的遷 【典例5】如圖為利用氣墊導(dǎo)軌(滑塊在該導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力可忽略)“驗(yàn)證機(jī)械

16、能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)完成以下填空.實(shí)驗(yàn)步驟如下：將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平.測(cè)出擋光條的寬度l和兩光電門中心之間的距離x。將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門2。讀出滑塊分別通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)的擋光時(shí)間t1和t2。用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量m，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m?；瑝K通過(guò)光電門1和光電門2時(shí)，可以確定系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為ek1_和ek2_。在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過(guò)程中，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ep_.(重力加速度為g）如果滿足關(guān)系式_，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)

17、械能守恒定律?！敬鸢浮浚╩m）2(mm)2mgxmgx（mm)2(mm)2【典例5】圖甲是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。小圓柱由一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放。在最低點(diǎn)附近放置一組光電門,測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間t，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g。則（1）小圓柱的直徑d_ cm。(2)測(cè)出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l，若等式gl_成立，說(shuō)明小圓柱下擺過(guò)程機(jī)械能守恒.(3)若在懸點(diǎn)o安裝一個(gè)拉力傳感器，測(cè)出繩子上的拉力f,則要驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式還需要測(cè)量的物理量是_（用文字和字母表示）,若等式f_成立，則可驗(yàn)證向心力公式f

18、nm?！敬鸢浮浚?）1.02（2)2（3)小圓柱的質(zhì)量mmgm【解析】（1)小圓柱的直徑d10 mm20.1 mm10。2 mm1。02 cm。(2）根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mglmv2,所以只需驗(yàn)證glv22，就說(shuō)明小圓柱下擺過(guò)程中機(jī)械能守恒.（3）若測(cè)量出小圓柱的質(zhì)量m，則在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得fmgm，若等式fmgm成立,則可驗(yàn)證向心力公式，可知需要測(cè)量小圓柱的質(zhì)量m。題型四 驗(yàn)證機(jī)械能守恒的其他方案-用沖擊擺驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律將沖擊擺的支架t 按如圖所示安裝，使擺錘a處在底座的外面，擺錘a為一小鐵皮盒，內(nèi)部放一個(gè)可以自由活動(dòng)的鐵球,在刻度板p的最低點(diǎn)裝上一塊鐵板k，它能阻擋擺錘a的運(yùn)動(dòng)，但不阻擋擺錘內(nèi)放置的鐵球的運(yùn)動(dòng)。整套裝置靠近桌邊放置，在鐵板k上的n點(diǎn)懸掛一根重垂線，指示出在地面的投影n點(diǎn)，在地上鋪上白紙，蓋上復(fù)寫紙以便記錄鐵球落地的位置。本實(shí)驗(yàn)以擺錘a為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)時(shí)拉起擺錘使懸線