2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題五機(jī)械能實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件

實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)，求出做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體的重力勢(shì)能的減少量和此過程中動(dòng)能的增加量，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若二者相等，說明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.2.實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、________、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、導(dǎo)線.

刻度尺3.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)安裝器材：將____________固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源相連.

(2)打點(diǎn)：用手豎直提起紙帶，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器下方附近，先____________再____________讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，取下紙帶，換上新的紙帶重復(fù)操作，得到幾條(3~5條)紙帶.

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源松開紙帶

2mm4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，自由落體運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能守恒.

例1

(2021年浙江卷)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，小王用如圖甲所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖乙所示.O點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C和D為另外4個(gè)連續(xù)打下的點(diǎn).甲

乙

阻力與重力之比更小0.5470.588C

變式1某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖甲、乙所示的兩種方案：甲方案用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn).甲

乙(1)組內(nèi)同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是______________.

(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖丙所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小為________m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

丙甲方案1.37(3)該小組內(nèi)同學(xué)根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2－h(huán)圖線如圖丁所示，請(qǐng)根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝______m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

丁9.7

命題二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新[創(chuàng)新考查]過程創(chuàng)新

(1)利用系統(tǒng)機(jī)械能守恒代替單個(gè)物體的機(jī)械能守恒(2)利用光電門測(cè)算滑塊的瞬時(shí)速度原理創(chuàng)新

(1)利用鋼球擺動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(2)利用光電門測(cè)定擺球的瞬時(shí)速度器材創(chuàng)新

(1)小球在重力作用下做豎直上拋運(yùn)動(dòng)(2)利用頻閃照片獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)例2

(2022年湖北卷)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn).一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲.拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，記錄鋼球擺動(dòng)過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值Tmax和最小值Tmin.改變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程.根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的Tmax－Tmin圖像是一條直線，如圖乙所示.甲

乙(1)若小鋼球擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒.則圖乙中直線斜率的理論值為________.

(2)由圖乙得：直線的斜率為________，小鋼球的重力為________N.

(3)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要來源是______.

A.小鋼球擺動(dòng)角度偏大B.小鋼球初始釋放位置不同C.小鋼球擺動(dòng)過程中有空氣阻力－2－2.10.59C

變式2

(2021年海南卷)為了驗(yàn)證物體沿光滑斜面下滑的過程中機(jī)械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置(包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計(jì))進(jìn)行實(shí)驗(yàn).此外可使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺.(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟，其中不必要的步驟是________.

①在導(dǎo)軌上選擇兩個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢肁、B安裝光電門1、2，并連接數(shù)字毫秒計(jì)；②用天平測(cè)量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m；③用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d；④通過導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測(cè)出A、B之間的距離l；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門1左側(cè)某處，由靜止開始釋放，從數(shù)字毫秒計(jì)讀出滑塊通過光電門1、2的時(shí)間Δt1、Δt2；⑦用刻度尺分別測(cè)量A、B點(diǎn)到水平桌面的高度h1、h2；⑧改變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成多次測(cè)量.②④(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖所示，則d＝________mm；某次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得Δt1＝11.60ms，則滑塊通過光電門1的瞬時(shí)速度v1＝______m/s(保留3位有效數(shù)字).

5.000.431(3)在誤差允許范圍內(nèi)，若h1－h(huán)2＝____________________(用上述必要的實(shí)驗(yàn)步驟直接測(cè)量的物理量符號(hào)表示，已知重力加速度為g)，則認(rèn)為滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒.

(4)寫出兩點(diǎn)產(chǎn)生誤差的主要原因：______________________________________________________________________________________________.

滑塊下滑受到空氣阻力，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，速度測(cè)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤差

甲(1)在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長度為L.接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源.從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶.鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T(在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)).從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為________________，鉤碼的動(dòng)能增加量為____________，鉤碼的重力勢(shì)能增加量為__