2022年高考物理一輪-實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律教師講解版

文檔來源網(wǎng)絡(luò)整理侵權(quán)必刪PAGE15.6實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律必備知識(shí)清單1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律．2．實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)，求出做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的重力勢(shì)能的減少量和對(duì)應(yīng)過程動(dòng)能的增加量，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(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．3．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、刻度尺、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、導(dǎo)線．4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝器材：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源相連．(2)打紙帶用手豎直提起紙帶，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器下方附近，先接通電源，再松開紙帶，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，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶．(3)選紙帶：分兩種情況說明①若選第1點(diǎn)O到下落到某一點(diǎn)的過程，即用mgh＝eq\f(1,2)mv2來驗(yàn)證，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且第1、2兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶(電源頻率為50Hz)．②用eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)－eq\f(1,2)mveq\o\al(A2,)＝mghAB驗(yàn)證時(shí)，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)即可．5．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．1．誤差分析(1)測(cè)量誤差：減小測(cè)量誤差的方法，一是測(cè)下落距離時(shí)都從O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)系統(tǒng)誤差：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(n2,)必定稍小于重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整安裝的器材，盡可能地減小阻力．2．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線上，以減少摩擦阻力．(2)重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料．(3)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vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2ghn)或vn＝gt來計(jì)算．3．驗(yàn)證方案方案一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算代入mghn和eq\f(1,2)mveq\o\al(n2,)，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，mghn和eq\f(1,2)mveq\o\al(n2,)相等，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．方案二：任取兩點(diǎn)計(jì)算(1)任取兩點(diǎn)A、B，測(cè)出hAB，算出mghAB.(2)算出eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)－eq\f(1,2)mveq\o\al(A2,)的值．(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若mghAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(B2,)－eq\f(1,2)mveq\o\al(A2,)，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．方案三：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eq\f(1,2)v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出eq\f(1,2)v2－h(huán)圖象．若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．命題點(diǎn)精析（一）實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作典型例題例1用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，打出如圖甲所示的一條紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.(1)根據(jù)紙帶所給數(shù)據(jù)，打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(2)某同學(xué)選用兩個(gè)形狀相同、質(zhì)量不同的重物a和b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得幾組數(shù)據(jù)，畫出eq\f(v2,2)－h(huán)圖象，并求出圖線的斜率k，如圖乙所示，由圖象可知a的質(zhì)量m1________(選填“大于”或“小于”)b的質(zhì)量m2.(3)通過分析發(fā)現(xiàn)造成k2值偏小的原因是實(shí)驗(yàn)中存在各種阻力，已知實(shí)驗(yàn)所用重物的質(zhì)量m2＝0.052kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________N．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)2.25(2)大于(3)0.031【解析】(1)C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于BD段的平均速度，則有：vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(31.23－22.24,2×0.02)×10－2m/s≈2.25m/s.(2)根據(jù)動(dòng)能定理知：(mg－Ff)h＝eq\f(1,2)mv2，則有：eq\f(v2,2)＝eq\f(mg－Ff,m)h，知圖線的斜率k＝eq\f(mg－Ff,m)＝g－eq\f(Ff,m)，b的斜率小，知b的質(zhì)量小，所以a的質(zhì)量m1大于b的質(zhì)量m2.(3)m2＝0.052kg，k2＝9.18，解得Ff＝m2(g－k2)＝0.052×(9.78－9.18)N≈0.031N.練1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，利用重物拖著紙帶自由下落通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)在實(shí)驗(yàn)過程中，下列說法正確的是________。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放紙帶B．實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔要在同一豎直線上C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、天平和刻度尺是本實(shí)驗(yàn)中必須使用的測(cè)量?jī)x器D．實(shí)驗(yàn)中重物的質(zhì)量大小不影響實(shí)驗(yàn)誤差(2)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖甲所示。圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零。選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)，標(biāo)上A、B、C、…測(cè)得其中E、F、G點(diǎn)距打點(diǎn)起始點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3。已知重物的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T。為驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過程中，重物重力勢(shì)能減少量ΔEp＝____________，動(dòng)能增加量ΔEk＝____________。(用題中所給字母表示)甲(3)利用該裝置還可以測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，某同學(xué)的做法是以各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)速度的平方v2為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制出v2－h(huán)圖像，如圖乙所示。由v2－h(huán)圖像求得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________m/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)乙【答案】(1)AB(2)mgh2eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h3－h(huán)1,2T)))eq\s\up12(2)(3)9.67(9.57～9.78之間均可，但有效數(shù)字位數(shù)要正確)【解析】(1)為了充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源后釋放紙帶，故A正確；為了減小誤差，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔要在同一豎直線上，故B正確；根據(jù)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，兩邊的質(zhì)量可以抵消，故可知不需要測(cè)量質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；為了減小阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，在實(shí)驗(yàn)時(shí)一般選擇體積小、質(zhì)量大的實(shí)心金屬球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故D錯(cuò)誤。(2)從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過程中，下降的高度為h2，故重力勢(shì)能減少量為ΔEp＝mgh2根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可知F點(diǎn)的速度vF＝eq\f(h3－h(huán)1,2T)故動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h3－h(huán)1,2T)))eq\s\up12(2)。(3)根據(jù)mgh＝eq\f(1,2)mv2得v2＝2gh所以v2－h(huán)圖線的斜率為2g，即2g＝eq\f(5.8－0,0.3－0)＝eq\f(58,3)解得g≈9.67m/s2。練2某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．用電磁鐵吸住一個(gè)小鐵球，將光電門A固定在立柱上，光電門B固定在立柱上的另一位置，調(diào)整它們的位置使三者在一條直線內(nèi)；b．切斷電磁鐵電源，小鐵球開始下落，數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出小鐵球通過光電門A和光電門B的時(shí)間分別為tA、tB。請(qǐng)回答下列問題：(1)切斷電磁鐵電源之前，需要調(diào)節(jié)底座螺絲，使立柱________，以確保小鐵球能通過兩個(gè)光電門；(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量是________(填選項(xiàng)前的字母)。A．小鐵球的質(zhì)量mB．小鐵球的直徑dC．光電門A、B間的距離hAB(3)小鐵球經(jīng)過光電門B時(shí)的速度可表示為________(用測(cè)量的物理量表示)。(4)在誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式______________，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒(用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示)?！敬鸢浮?1)豎直(2)BC(3)vB＝eq\f(d,tB)(4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,tB)))eq\s\up12(2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,tA)))eq\s\up12(2)＝2ghAB【解析】(1)切斷電磁鐵電源之前，需要調(diào)節(jié)底座螺絲，使立柱豎直，以確保小鐵球能通過兩個(gè)光電門；(2)鐵球通過光電門A、B的速度分別為vA＝eq\f(d,tA)和vB＝eq\f(d,tB)若從A到B機(jī)械能守恒，則eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝mghAB即veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2ghAB，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,tB)))eq\s\up12(2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,tA)))eq\s\up12(2)＝2ghAB則實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量是小鐵球的直徑d以及光電門A、B間的距離hAB，故選BC；(3)小鐵球經(jīng)過光電門B時(shí)的速度可表示為vB＝eq\f(d,tB)；(4)在誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,tB)))eq\s\up12(2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,tA)))eq\s\up12(2)＝2ghAB，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。命題點(diǎn)精析（二）數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2某活動(dòng)小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過A、B的時(shí)間分別為tA、tB。用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門間的距離為h，鋼球直徑為D，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑，如圖乙所示，鋼球直徑D＝________cm；(2)用所測(cè)的物理量符號(hào)表達(dá)出小球運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________；(3)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，只要比較____________；A．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,A))－\f(1,teq\o\al(2,B))))與gh是否相等B．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,A))－\f(1,teq\o\al(2,B))))與2gh是否相等C．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))與gh是否相等D．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))與2gh是否相等(4)實(shí)際鋼球通過光電門的平均速度____________(選填“大于”或“小于”)鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度，此誤差____________(選填“能”或“不能”)通過增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減??；下列做法中，可以減小“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)誤差的是________。A．選用質(zhì)量大體積小的球B．減小小球下落初位置與光電門A的高度差C．適當(dāng)增大兩光電門的高度差hD．改用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)D的大小【答案】(1)0.950(2)eq\f(D2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A)))),2h)(3)D(4)小于不能AC【解析】(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0.9cm，游標(biāo)卡尺上第10個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)卡尺讀數(shù)為0.05×10mm＝0.50mm鋼球直徑為0.9cm＋0.050cm＝0.950cm；(2)利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，故速度v＝eq\f(D,t)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有2ah＝eq\f(D2,teq\o\al(2,B))－eq\f(D2,teq\o\al(2,A))小球運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(D2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A)))),2h)；(3)根據(jù)機(jī)械能守恒表達(dá)式有mgh＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D2,teq\o\al(2,B))－\f(D2,teq\o\al(2,A))))即只要比較D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))與2gh是否相等，故選D；(4)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個(gè)過程中間時(shí)刻的速度，而中間時(shí)刻瞬時(shí)速度小于小球中間位置時(shí)的瞬時(shí)速度，故鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，誤差不能通過增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減??；選用質(zhì)量大體積小的球，可以減小空氣阻力的影響，故A正確；適當(dāng)增大兩光電門高度差h，小球運(yùn)動(dòng)的速度更大，測(cè)量速度精度更高，故B錯(cuò)誤，C正確；改用10分度的游標(biāo)卡尺精度比20分度的游標(biāo)卡尺精度低，故D錯(cuò)誤。練3用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒．圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．已知電源頻率為50Hz，m1＝50g、m2＝150g，g取10m/s2，則(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v＝2.4m/s.(2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk＝0.576J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝0.600J，由此得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示ΔEp>ΔEk，那么造成這一現(xiàn)象的主要原因是摩擦阻力造成的機(jī)械能損失．(4)若某同學(xué)作出eq\f(1,2)v2-h圖象如圖丙所示，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g＝9.7m/s2.【答案】見解析【解析】(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v＝eq\f(x46,2T)＝eq\f(21.60＋26.40×10－2,0.2)m/s＝2.4m/s.(2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＝eq\f(1,2)×0.2×2.42J＝0.576J；系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝(m2－m1)gh＝0.1×10×(0.216＋0.384)J＝0.600J，在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(3)因空氣阻力、紙帶與限位孔間的阻力及滑輪軸間阻力做負(fù)功，使系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量大于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量．(4)由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得(m2－m1)gh＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2，解得eq\f(1,2)v2＝eq\f(m2－m1,m1＋m2)gh，圖線的斜率k＝eq\f(m2－m1,m1＋m2)g＝eq\f(5.82,1.20)m/s2，解得g＝9.7m/s2.練4利用如圖甲裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)．甲(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的________．A．動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量B．速度變化量和勢(shì)能變化量C．速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________．A．交流電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶．在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m.從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢(shì)能變化量ΔEp＝________，動(dòng)能變化量ΔEk＝________.乙(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是________．A．利用公式v＝gt計(jì)算重物速度B．利用公式v＝eq\r(2gh)計(jì)算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒：在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2-h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點(diǎn)的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒．請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確．【答案】(1)A(2)AB(3)－mghBeq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2(4)C(5)該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確．在重物下落h的過程中，若阻力Ff恒定，根據(jù)動(dòng)能定理得，mgh－Ffh＝eq\f(1,2)mv2－0?v2＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(Ff,m)))h可知，v2-h圖象就是過原點(diǎn)的一條直線．要想通過v2-h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g.【解析】(1)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，重物下落，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，要驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量大小是否相等，故選A.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)用到電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則必須使用交流電源．在計(jì)算動(dòng)能和勢(shì)能變化量時(shí)，需用刻度尺測(cè)量位移和重物下落高度．在比較動(dòng)能變化量和勢(shì)能變化量是否相等時(shí)需驗(yàn)證eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))＝mgh是否成立，而等式兩邊可約去質(zhì)量m，故不需要天平．故選A、B.(3)從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物下落hB，重力勢(shì)能減少，則重物的重力勢(shì)能變化量ΔEp＝－mghB.動(dòng)能增加，則動(dòng)能的變化量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2－0＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2.(4)重物在下落過程中，除受重力外還存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，重物的重力勢(shì)能要轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和內(nèi)能，則重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，選項(xiàng)C正確．(5)不正確．v2-h圖象為一條直線，僅表明物體所受合力恒定，與機(jī)械能是否守恒無關(guān)．例如，在本實(shí)驗(yàn)中若存在恒定阻力，則物體的機(jī)械能不守恒，但mgh－Ffh＝eq\f(1,2)mv2，v2＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(Ff,m)))h，v2-h為一條過原點(diǎn)的直線，故該同學(xué)判斷不正確．要想通過v2-h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g.核心素養(yǎng)大提升創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新(1)利用機(jī)械能守恒定律確定彈簧彈性勢(shì)能(2)由平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量球的初速度(3)利用平拋位移s－彈簧壓縮量圖線處理數(shù)據(jù)(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)速度實(shí)驗(yàn)過程的創(chuàng)新(1)用光電門測(cè)定小球下落到B點(diǎn)的速度(2)結(jié)合eq\f(1,t2)－H圖線判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒(3)分析實(shí)驗(yàn)誤差ΔEp－ΔEk隨H變化的規(guī)律(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)速度例3某物理興趣小組發(fā)現(xiàn)直接利用“落體法”進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于物體下落太快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍縱即逝。為了讓實(shí)驗(yàn)時(shí)間得以適當(dāng)延長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案，把質(zhì)量分別為m1、m2(m1＞m2)的兩物體通過一根跨過定滑輪(質(zhì)量可忽略)的細(xì)線相連接，m2的下方連接在穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶上。首先在外力的作用下兩物體保持靜止，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，穩(wěn)定后釋放m1和m2。(1)為了完成實(shí)驗(yàn)，需要的測(cè)量工具除了天平，還有__________。(2)圖乙是一條較為理想的紙帶，O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為T，重力加速度為g(題中所有物理量符號(hào)都用國(guó)際單位)。①在紙帶上打下記數(shù)點(diǎn)“5”時(shí)物體的速度v5＝________(用題給物理量符號(hào)表示)；②在打計(jì)數(shù)點(diǎn)“O”到打計(jì)數(shù)點(diǎn)“5”過程中，m1、m2系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量ΔEp＝____________(用題給物理量符號(hào)表示)，再求出此過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量，即可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒?！敬鸢浮?1)刻度尺(2)①eq\f(h3－h(huán)1,2T)②(m1－m2)gh2【解析】(1)需要用刻度尺測(cè)量點(diǎn)之間的距離從而算出物體的運(yùn)動(dòng)速度和下降距離。(2)①打下點(diǎn)“5”時(shí)物體的速度等于打下點(diǎn)“4”到點(diǎn)“6”間物體的平均速度，即v5＝eq\f(h3－h(huán)1,2T)。②由于m1下降，而m2上升，m1、m2組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝(m1－m2)gh2。練5如圖所示，利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的裝置。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平；B．測(cè)出遮光條的寬度d；C．將帶有遮光條的滑塊移至圖示的位置，測(cè)出遮光條到光電門的距離l；D．釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的遮光時(shí)間t；E．用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m；F．……已知重力加速度為g。請(qǐng)回答下列問題：(1)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)的物理量是___________(寫出要測(cè)的物理量名稱及對(duì)應(yīng)該量的符號(hào))；(