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2023高考物理全复习（统考版）实验六 验证机械能守恒定律课件PPT
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这是一份2023高考物理全复习（统考版）实验六 验证机械能守恒定律课件PPT，共29页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，关键能力·分层突破，基本原理与操作，阻力与重力之比更小，刻度尺，56×10－2，40×10－2，mgh，－k2等内容，欢迎下载使用。
考点一 教材原型实验 例1. [2021·浙江6月，17(1)]在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示．O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点．
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________________________________.②已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝________ J、C点的动能EkC＝__________ J(计算结果均保留3位有效数字)．比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是________(单选)．A.工作电压偏高B．存在空气阻力和摩擦力C．接通电源前释放了纸带
0.542～0.550
0.570～0.590
跟进训练1.图1是某同学验证机械能守恒定律实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电源、导线若干、纸带、重锤、铁夹．当地的重力加速度g取9.8 m/s2.(1)该同学还应补充的实验器材是________．(2)图2是该同学将打点计时器连接至电源的情景，连接正确的是________(选填“甲”或“乙”)．
(3)该同学实验中得到的一条纸带如图3所示，已知打点计时器无故障且打点正常，则由此判断该同学在实验中最有可能的错误操作是___________________________________________________________.
先释放纸带，后接通电源
(4)该同学正确操作得到的一条纸带如图4所示，O点对应重锤做自由下落的初始位置，该同学从合适位置开始选取了三个连续的计数点A、B、C，OB距离已在图中标出．该同学选择OB段来验证重锤的机械能是否守恒，则他还需________．A．仅测量AC段的长度B．仅测量AB段的长度C．仅测量OC段的长度D．仅测量OA段的长度
(5)他又从几条纸带中选择了一条较为理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O点的距离(单位：mm)如图5所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点(所用电源的频率为50 Hz)．若重锤的质量为0.05 kg，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是________ J，从重锤下落到打B点时增加的动能是________ J，据此得到的结论是____________________________________________.(g取9.8 m/s2，结果保留三位有效数字)
在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒
2．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一个点，重物的质量为m＝1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J，重物动能的增加量ΔEk＝________ J．(结果保留3位有效数字)
先释放重物，再接通打点计时器的电源
①安装器材，调整两个光电门距离为50.00 cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；③保持绳下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量ΔEk及系统总机械能的减少量ΔE，结果如下表所示．
回答下列问题：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为________ J(保留3位有效数字)；(2)步骤④中的表格所缺数据为________；(3)以M为横轴，ΔE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出ΔE M图象；若只考虑滑块与木板之间的摩擦力做功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为________(保留2位有效数字)．
跟进训练3.[2022·8省联考真题广东卷]为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：
(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp＝________，动能的增加量ΔEk＝________．(均用题中所给字母表示)(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：____________________________________________.(3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球．
空气阻力做负功，机械能有损失
4．[2021·山东卷，13]某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况．实验步骤如下：①固定好手机，打开录音功能；②从一定高度由静止释放乒乓球；③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间(单位：s)的变化图象如图所示．根据声音图象记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示．
根据实验数据，回答下列问题：(1)利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为________ m(保留2位有效数字，当地重力加速度g＝9.80 m/s2)．(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的________倍(用k表示)，第3次碰撞过程中k＝________(保留2位有效数字)．(3)由于存在空气阻力，第(1)问中计算的弹起高度________(填“高于”或“低于”)实际弹起高度．
考点一 教材原型实验 例1. [2021·浙江6月，17(1)]在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示．O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点．
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________________________________.②已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝________ J、C点的动能EkC＝__________ J(计算结果均保留3位有效数字)．比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是________(单选)．A.工作电压偏高B．存在空气阻力和摩擦力C．接通电源前释放了纸带
0.542～0.550
0.570～0.590
跟进训练1.图1是某同学验证机械能守恒定律实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电源、导线若干、纸带、重锤、铁夹．当地的重力加速度g取9.8 m/s2.(1)该同学还应补充的实验器材是________．(2)图2是该同学将打点计时器连接至电源的情景，连接正确的是________(选填“甲”或“乙”)．
(3)该同学实验中得到的一条纸带如图3所示，已知打点计时器无故障且打点正常，则由此判断该同学在实验中最有可能的错误操作是___________________________________________________________.
先释放纸带，后接通电源
(4)该同学正确操作得到的一条纸带如图4所示，O点对应重锤做自由下落的初始位置，该同学从合适位置开始选取了三个连续的计数点A、B、C，OB距离已在图中标出．该同学选择OB段来验证重锤的机械能是否守恒，则他还需________．A．仅测量AC段的长度B．仅测量AB段的长度C．仅测量OC段的长度D．仅测量OA段的长度
(5)他又从几条纸带中选择了一条较为理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O点的距离(单位：mm)如图5所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点(所用电源的频率为50 Hz)．若重锤的质量为0.05 kg，则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是________ J，从重锤下落到打B点时增加的动能是________ J，据此得到的结论是____________________________________________.(g取9.8 m/s2，结果保留三位有效数字)
在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒
2．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一个点，重物的质量为m＝1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J，重物动能的增加量ΔEk＝________ J．(结果保留3位有效数字)
先释放重物，再接通打点计时器的电源
①安装器材，调整两个光电门距离为50.00 cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；③保持绳下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量ΔEk及系统总机械能的减少量ΔE，结果如下表所示．
回答下列问题：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为________ J(保留3位有效数字)；(2)步骤④中的表格所缺数据为________；(3)以M为横轴，ΔE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出ΔE M图象；若只考虑滑块与木板之间的摩擦力做功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为________(保留2位有效数字)．
跟进训练3.[2022·8省联考真题广东卷]为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：
(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp＝________，动能的增加量ΔEk＝________．(均用题中所给字母表示)(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：____________________________________________.(3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球．
空气阻力做负功，机械能有损失
4．[2021·山东卷，13]某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况．实验步骤如下：①固定好手机，打开录音功能；②从一定高度由静止释放乒乓球；③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间(单位：s)的变化图象如图所示．根据声音图象记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示．
根据实验数据，回答下列问题：(1)利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为________ m(保留2位有效数字，当地重力加速度g＝9.80 m/s2)．(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的________倍(用k表示)，第3次碰撞过程中k＝________(保留2位有效数字)．(3)由于存在空气阻力，第(1)问中计算的弹起高度________(填“高于”或“低于”)实际弹起高度．
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