專題6.2 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)【講】學(xué)生版-高考物理一輪復(fù)習(xí)講義（新高考）

專題6.2機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)【講】目錄TOC\o"1-3"\h\u一講核心素養(yǎng) 1二講必備知識(shí) 1【知識(shí)點(diǎn)一】機(jī)械能守恒定律的判斷 1【知識(shí)點(diǎn)二】單物體機(jī)械能守恒問(wèn)題 3【知識(shí)點(diǎn)三】實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 6三．講關(guān)鍵能力 11【能力點(diǎn)一】.多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題 11【能力點(diǎn)二】.含“彈簧類”機(jī)械能守恒問(wèn)題 14【能力點(diǎn)三】.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 16四．講模型思想用機(jī)械能守恒定律解決非質(zhì)點(diǎn)問(wèn)題 20一講核心素養(yǎng)1.物理觀念：重力勢(shì)能、機(jī)械能。(1)理解功和功率。了解生產(chǎn)生活中常見(jiàn)機(jī)械的功率大小及其意義。(2)理解動(dòng)能和動(dòng)能定理。能用動(dòng)能定理解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象。2.科學(xué)思維：機(jī)械能守恒定律。(1)理解重力勢(shì)能，知道重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系。定性了解彈性勢(shì)能。。(2)知道機(jī)械能的含義會(huì)判斷研究對(duì)象在某一過(guò)程機(jī)械能是否守恒.(3).能應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決具體問(wèn)題．3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：(1)理解機(jī)械能守恒定律，體會(huì)守恒觀念對(duì)認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的重要性。(2).能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問(wèn)題。4.科學(xué)探究：實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1).熟悉“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的基本實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng).(2).會(huì)驗(yàn)證創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的機(jī)械能守恒．二講必備知識(shí)【知識(shí)點(diǎn)一】機(jī)械能守恒定律的判斷1．利用機(jī)械能的定義判斷：分析動(dòng)能和勢(shì)能的和是否變化．2．利用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒．3．利用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷：若物體或系統(tǒng)只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體或系統(tǒng)機(jī)械能守恒．【例1】(2021·福建邵武七中期中)(多選)如圖，輕彈簧豎立在地面上，正上方有一鋼球，從A處自由下落，落到B處時(shí)開(kāi)始與彈簧接觸，此時(shí)向下壓縮彈簧．小球運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)，彈簧對(duì)小球的彈力與小球的重力平衡．小球運(yùn)動(dòng)到D處時(shí)，到達(dá)最低點(diǎn)．不計(jì)空氣阻力，以下描述正確的有 ()A．小球由A向B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，處于完全失重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少B．小球由B向C運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，處于失重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少C．小球由B向C運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，處于超重狀態(tài)，小球的動(dòng)能增加D．小球由C向D運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，處于超重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。要求考生掌握受力分析及做功知道機(jī)械能守恒定律的條件。【變式訓(xùn)練1】(2021·河北唐山市高三二模)如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，彈簧一直保持豎直，空氣阻力不計(jì)，那么小球從接觸彈簧開(kāi)始到將彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A．小球的動(dòng)能一直減小B．小球的機(jī)械能守恒C．克服彈力做功大于重力做功D．最大彈性勢(shì)能等于小球減少的動(dòng)能【變式訓(xùn)練2】(2021·浙江金華十校4月模擬)下列對(duì)各圖的說(shuō)法正確的是()A.圖甲中汽車勻速下坡的過(guò)程中機(jī)械能守恒B.圖乙中衛(wèi)星繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力為零，動(dòng)能不變C.圖丙中弓被拉開(kāi)過(guò)程彈性勢(shì)能減少了D.圖丁中撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員在上升過(guò)程中機(jī)械能增大【知識(shí)點(diǎn)二】單物體機(jī)械能守恒問(wèn)題1．機(jī)械能守恒的三種表達(dá)式守恒角度轉(zhuǎn)化角度轉(zhuǎn)移角度表達(dá)式E1＝E2ΔEk＝－ΔEpΔEA增＝ΔEB減物理意義系統(tǒng)初狀態(tài)機(jī)械能的總和與末狀態(tài)機(jī)械能的總和相等系統(tǒng)減少(或增加)的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加(或減少)的動(dòng)能系統(tǒng)內(nèi)A部分物體機(jī)械能的增加量等于B部分物體機(jī)械能的減少量注意事項(xiàng)選好重力勢(shì)能的參考平面，且初、末狀態(tài)必須用同一參考平面計(jì)算勢(shì)能分清重力勢(shì)能的增加量或減少量，可不選參考平面而直接計(jì)算初、末狀態(tài)的勢(shì)能差常用于解決兩個(gè)或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題2.解題的一般步驟(1)選取研究對(duì)象；(2)進(jìn)行受力分析，明確各力的做功情況，判斷機(jī)械能是否守恒；(3)選取參考平面，確定初、末狀態(tài)的機(jī)械能或確定動(dòng)能和勢(shì)能的改變量；(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程；(5)解方程求出結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論和說(shuō)明．【例1】(2021·北京市昌平區(qū)二模練習(xí))如圖所示，半徑R＝0.5m的光滑半圓軌道固定在豎直平面內(nèi)，半圓軌道與光滑水平地面相切于圓軌道最低端點(diǎn)A。質(zhì)量m＝1kg的小球以初速度v0＝5m/s從A點(diǎn)沖上豎直圓軌道，沿軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)飛出，最后落在水平地面上的C點(diǎn)，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。(1)求小球運(yùn)動(dòng)到軌道末端B點(diǎn)時(shí)的速度vB；(2)求A、C兩點(diǎn)間的距離x；(3)若小球以不同的初速度沖上豎直圓軌道，并沿軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)飛出，落在水平地面上。求小球落點(diǎn)與A點(diǎn)間的最小距離xmin?！舅仞B(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維?！炯记煞椒ā俊咀兪接?xùn)練1】(多選)(2021·廣東南海中學(xué)月考)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上，若以地面為參考平面且不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是()A．物體落到海平面時(shí)的重力勢(shì)能為mghB．物體從拋出到落到海平面的過(guò)程重力對(duì)物體做功為mghC．物體在海平面上的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv02＋mghD．物體在海平面上的機(jī)械能為eq\f(1,2)mv02【變式訓(xùn)練2】(2020·寧夏石嘴山三中月考)如圖所示，P是水平面上的固定圓弧軌道，從高臺(tái)邊B點(diǎn)以速度v0水平飛出質(zhì)量為m的小球，恰能從左端A點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入。O是圓弧的圓心，θ是OA與豎直方向的夾角。已知m＝0.5kg，v0＝3m/s，θ＝53°，圓弧軌道半徑R＝0.5m，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力和所有摩擦，求：(1)A、B兩點(diǎn)的高度差；(2)小球能否到達(dá)最高點(diǎn)C？如能到達(dá)，小球?qū)點(diǎn)的壓力大小為多少？【知識(shí)點(diǎn)三】實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一．實(shí)驗(yàn)基本要求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(如圖所示)通過(guò)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(guò)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(shuō)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，使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下方附近，先接通電源，再松開(kāi)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(shuō)明①若選第1點(diǎn)O到下落到某一點(diǎn)的過(guò)程，即用mgh＝eq\f(1,2)mv2來(lái)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(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝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(guò)程機(jī)械能守恒。二．基本實(shí)驗(yàn)方法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(guò)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(2,n)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(kāi)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(lái)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(2,n)，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(2,n)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(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)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(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，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(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?！纠?】(2021·天津市六校期末聯(lián)考)“落體法”是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的主要方法之一(如圖甲)，某次操作得到了如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)周期為T、重錘的質(zhì)量為m，依次測(cè)出了各計(jì)時(shí)點(diǎn)到第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)O的距離如圖中所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：甲(1)打A點(diǎn)時(shí)重錘的速度表達(dá)式vA＝__________。若已經(jīng)計(jì)算出A點(diǎn)和E點(diǎn)的速度分別為vA、vE，并且選取A到E的過(guò)程進(jìn)行機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證，則需要驗(yàn)證的關(guān)系式為_(kāi)___________________。(2)如果某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重力勢(shì)能的減小量比動(dòng)能的增加量大很多，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是__________(填序號(hào))。A.重物質(zhì)量測(cè)量得不準(zhǔn)確B.因?yàn)樽枇Φ淖饔?，所以?shí)驗(yàn)誤差很大，但也能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔不在同一條豎直線上，摩擦力或阻力太大導(dǎo)致的D.實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了先放紙帶，后接通電源這樣的錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)探究要求考生能理解實(shí)驗(yàn)原理及方法并且能利用紙帶處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。【必備知識(shí)】實(shí)驗(yàn)原理與操作本實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，測(cè)出物體下落的高度及初、末位置的速度是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，操作上注意三點(diǎn)：(1)重物要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)紙帶要保持豎直。(3)先接通電源再放開(kāi)紙帶?！咀兪接?xùn)練1】．(2020·鄭州模擬)如圖甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置?，F(xiàn)有器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平。甲乙(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的器材有________。A．米尺 B．0～6V直流電源C．秒表 D．0～6V交流電源(2)某同學(xué)用圖甲所示裝置打出的一條紙帶如圖乙所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，根據(jù)紙帶計(jì)算出打下D點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為_(kāi)_______m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)采用重物下落的方法，根據(jù)公式eq\f(1,2)mv2＝mgh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是________________，為驗(yàn)證和滿足此要求，所選擇的紙帶第1、2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________。(4)該同學(xué)根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2-h圖象如圖丙所示，則圖線斜率的物理意義是________________。丙三．講關(guān)鍵能力【能力點(diǎn)一】.多物體機(jī)械能守恒問(wèn)題1．解決多物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的注意點(diǎn)(1)對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒。(2)注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系。(3)列機(jī)械能守恒方程時(shí)，一般選用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式。2．幾種實(shí)際情景的分析(1)速率相等情景用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向高度變化的關(guān)系。(2)角速度相等情景桿對(duì)物體的作用力并不總是沿桿的方向，桿能對(duì)物體做功，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒。(3)關(guān)聯(lián)速度情景兩物體速度的關(guān)聯(lián)實(shí)質(zhì)：沿繩(或沿桿)方向的分速度大小相等?！纠?】(2021·東北三省三校第二次聯(lián)合模擬)如圖所示，豎直平面內(nèi)固定兩根足夠長(zhǎng)的細(xì)桿L1、L2，兩桿不接觸，且兩桿間的距離忽略不計(jì)。兩個(gè)小球a、b(視為質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量均為m，a球套在豎直桿L1上，b球套在水平桿L2上，a、b通過(guò)鉸鏈用長(zhǎng)度為l的剛性輕桿L連接，將a球從圖示位置(輕桿與L2桿夾角為45°)由靜止釋放，不計(jì)一切摩擦，已知重力加速度為g。在此后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A.a球和b球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒B.b球的速度為零時(shí)，a球的加速度大小為零C.b球的最大速度為eq\r(（2＋\r(2)）gl)D.a球的最大速度為eq\r(\r(2)gl)【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)推理?！疽c(diǎn)提煉】1.對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒。2.注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系。3.列機(jī)械能守恒方程時(shí)，一般選用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式?！咀兪接?xùn)練】(2021·泰安二模)如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球1、2由不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，小球1懸掛在定滑輪O的下方，小球2在半徑為R的半球形固定容器內(nèi)，定滑輪O與容器的邊緣D及球心C在同一水平線上。系統(tǒng)靜止時(shí)，小球1在定滑輪正下方R處的A點(diǎn)，小球2位于B點(diǎn)，BD間的細(xì)繩與水平方向的夾角θ＝60°。已知小球1的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計(jì)一切摩擦，忽略滑輪的質(zhì)量。(結(jié)果用根號(hào)表示)(1)試求小球2的質(zhì)量；(2)現(xiàn)將小球2置于D處由靜止釋放(小球1未觸及地面)，求小球1到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；(3)在第(2)問(wèn)中，小球2經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，突然剪斷細(xì)繩，求小球2經(jīng)過(guò)容器最低點(diǎn)時(shí)對(duì)容器的壓力。 【能力點(diǎn)二】.含“彈簧類”機(jī)械能守恒問(wèn)題1.由于彈簧的形變會(huì)具有彈性勢(shì)能，系統(tǒng)的總動(dòng)能將發(fā)生變化，若系統(tǒng)所受的外力(除重力外)和除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。2.彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(zhǎng)(或壓縮至最短)時(shí)，兩端的物體具有相同的速度，彈性勢(shì)能最大。3.如果系統(tǒng)每個(gè)物體除彈簧彈力外所受合力為零，當(dāng)彈簧為自然長(zhǎng)度時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度(如繃緊的彈簧由靜止釋放)?！纠?】(多選)(2020·淄博模擬)如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑斜面固定在水平面上，輕質(zhì)彈簧與A、B物塊相連，A、C物塊由跨過(guò)光滑小滑輪的輕繩連接。初始時(shí)刻，C在外力作用下靜止，繩中恰好無(wú)拉力，B放置在水平面上，A靜止。現(xiàn)撤去外力，物塊C沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)C運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，B對(duì)地面的壓力剛好為零。已知A、B的質(zhì)量均為m，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，則上述過(guò)程中()A．C的質(zhì)量mC可能小于mB．C的速度最大時(shí)，A的加速度為零C．C的速度最大時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能最小D．A、B、C系統(tǒng)的機(jī)械能先變大后變小【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)推理。【技巧點(diǎn)撥】1．對(duì)同一彈簧，彈性勢(shì)能的大小由彈簧的形變量決定，彈簧伸長(zhǎng)量和壓縮量相等時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能相等．2．物體運(yùn)動(dòng)的位移與彈簧的形變量或形變量的變化量有關(guān)．【變式訓(xùn)練1】(多選)(2021·湖南衡陽(yáng)市第二次模擬)如圖所示，一根輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，另一端固定一個(gè)帶有孔的小球，小球套在固定的豎直光滑桿上，小球位于圖中的A點(diǎn)時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，現(xiàn)將小球從A點(diǎn)由靜止釋放，小球向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)與A點(diǎn)關(guān)于B點(diǎn)對(duì)稱的C點(diǎn)后，小球能運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)D點(diǎn)，OB垂直于桿，則下列結(jié)論正確的是()A.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，其最大加速度一定大于重力加速度gB.小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程，小球的重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能之和可能增大C.小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，重力對(duì)其做功的功率最大D.小球在D點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能一定最大【變式訓(xùn)練2】(2020·安徽巢湖市質(zhì)檢)如圖所示，光滑水平軌道AB與光滑半圓形軌道BC在B點(diǎn)相切連接，半圓軌道半徑為R，軌道AB、BC在同一豎直平面內(nèi)．一質(zhì)量為m的物塊在A處壓縮彈簧，并由靜止釋放，物塊恰好能通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)C.已知物塊在到達(dá)B點(diǎn)之前已經(jīng)與彈簧分離，重力加速度為g.求：(1)物塊由C點(diǎn)平拋出去后在水平軌道上的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離；(2)物塊在B點(diǎn)時(shí)對(duì)半圓軌道的壓力大??；(3)物塊在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能．【能力點(diǎn)三】.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新在高考中往往以課本實(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(kāi)放性、探究性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)，如以下拓展創(chuàng)新角度：實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新1.利用鋼球擺動(dòng)來(lái)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)器材的創(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)。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)定滑塊的瞬時(shí)速度。實(shí)驗(yàn)過(guò)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圖象判斷小球下落過(guò)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?！纠?】(2021·山東泰安市一輪檢測(cè))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(guò)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(wèn)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))。(2)滑塊從靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到光電門的過(guò)程中，所要驗(yàn)證的機(jī)械能守恒的表達(dá)式__________________(用上述物理量符號(hào)表示)?！舅仞B(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)探究及科學(xué)推理?！痉椒记伞勘緦?shí)驗(yàn)可以從下列幾個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新1．速度測(cè)量方法的創(chuàng)新從測(cè)量紙帶上各點(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．研究對(duì)象的創(chuàng)新從單個(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(guò)程機(jī)械能守恒．3．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新由機(jī)械能守恒定律測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能，測(cè)重力加速度．【變式訓(xùn)練1】(2021·山東日照市4月模擬)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。將一鋼球用細(xì)線系住懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)。在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。在A的正下方固定一光電門，將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過(guò)光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v＝eq\f(d,t)作為鋼球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間重力勢(shì)能的變化大小ΔEp與動(dòng)能的變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。(1)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化量的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______cm。某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100s，則鋼球經(jīng)過(guò)A時(shí)的速度v＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)。(2)下表為該實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8從表中發(fā)現(xiàn)ΔEp與ΔEk之間存在差異，可能造成該差異的原因是________。A.用ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能的變化大小時(shí)，鋼球下落高度h為測(cè)量釋放時(shí)鋼球球心到球在A點(diǎn)時(shí)底端之間的豎直距離B.鋼球下落過(guò)程中存在空氣阻力C.實(shí)驗(yàn)中所求速度是遮光條的速度，比鋼球速度略大【變式訓(xùn)練2】(2021·1月廣東學(xué)業(yè)水平選擇考適應(yīng)性測(cè)試，11)為了驗(yàn)證小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)過(guò)程的機(jī)械能是否守恒，利用如圖(a)裝置，不可伸長(zhǎng)的輕繩