2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)突破第6章機(jī)械能實(shí)驗(yàn)7驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提升

考點(diǎn)2創(chuàng)新試驗(yàn)提升(實(shí)力考點(diǎn)·深度研析)1．速度測(cè)量方法的改進(jìn)從測(cè)量紙帶上求各點(diǎn)速度→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(由光電門測(cè)速度,由頻閃照片測(cè)速度,由平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)速度))2．探討對(duì)象的改進(jìn)從單個(gè)物體創(chuàng)新為兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，驗(yàn)證系統(tǒng)在某一過程機(jī)械能守恒。?考向1探討對(duì)象和試驗(yàn)器材的改進(jìn)(2024·天津卷)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的試驗(yàn)如圖放置試驗(yàn)器材，接通電源，釋放托盤與砝碼，并測(cè)得：a．遮光片長(zhǎng)度db．遮光片小車到光電門長(zhǎng)度lc．遮光片小車通過光電門時(shí)間Δtd．托盤與砝碼質(zhì)量m1，小車與遮光片質(zhì)量m2(1)小車通過光電門時(shí)的速度為eq\f(d,Δt)；(2)從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能削減量為_m1gl__，動(dòng)能增加量為eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2；(3)變更l，做多組試驗(yàn)，做出如圖以l為橫坐標(biāo)，以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2為縱坐標(biāo)的圖像，若機(jī)械能守恒成立，則圖像斜率為eq\f(2m1g,m1＋m2)。[解析](1)小車通過光電門時(shí)的速度為v＝eq\f(d,Δt)。(2)從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能削減量為ΔEp＝m1gl，從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)動(dòng)能增加量為ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2。(3)變更l，做多組試驗(yàn)，做出如圖以l為橫坐標(biāo)。以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2為縱坐標(biāo)的圖像，若機(jī)械能守恒成立有m1gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2整理有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2＝eq\f(2m1g,m1＋m2)·l則圖像斜率為eq\f(2m1g,m1＋m2)。?考向2試驗(yàn)方法的改進(jìn)(2024·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)械能守恒定律的試驗(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，如圖甲所示。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)搖擺，記錄鋼球搖擺過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值Tmax和最小值Tmin。變更小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。依據(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。(1)若小鋼球搖擺過程中機(jī)械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為_－2__。(2)由圖乙得：直線的斜率為_－2.1__，小鋼球的重力為_0.59__N。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(3)該試驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源是_C__(單選，填正確答案標(biāo)號(hào))。A．小鋼球搖擺角度偏大B．小鋼球初始釋放位置不同C．小鋼球搖擺過程中有空氣阻力[解析](1)設(shè)初始位置時(shí)，細(xì)線與豎直方向夾角為θ，則細(xì)線拉力最小值為Tmin＝mgcosθ，到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線拉力最大，則mgl(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mv2，Tmax－mg＝meq\f(v2,l)，聯(lián)立可得Tmax＝3mg－2Tmin，即若小鋼球搖擺過程中機(jī)械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為－2。(2)由圖乙得直線的斜率為k＝－eq\f(1.77－1.35,0.