2026高考物理大一轮复习-第六章-第32课时实验七：验证机械能守恒定律【课件】

这是一份2026高考物理大一轮复习-第六章-第32课时实验七：验证机械能守恒定律【课件】，共60页。PPT课件主要包含了第32课时，课时精练，考点一实验技能储备，重力势能的减少量，刻度尺，接通电源，松开纸带，摩擦阻力，mgs0＋s1，重锤下落等内容，欢迎下载使用。
实验七：验证机械能守恒定律
1.实验原理：通过实验，求出做自由落体运动物体的　　　　　　　　　和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。2.实验器材：打点计时器、交流电源、纸带、复写纸(墨粉)、夹子、重物、　　　　、铁架台(带铁夹)、导线。
3.实验过程(1)安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连。(2)打纸带：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先　　　　　，再　　　　　，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带。(3)选纸带：点迹清晰，且所选用的点在同一条直线上。
(2025·北京市顺义区检测)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。(1)除图中所示的装置之外，还必须使用的器材是　　； A.直流电源、天平(含砝码)B.直流电源、刻度尺C.交流电源、天平(含砝码)D.交流电源、刻度尺
(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示安装好实验器材并连接好电源B.先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带C.测量纸带上某些点间的距离D.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能　是否等于其增加的动能其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是　　(选填步骤前的字母)； 
(3)如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从静止释放到下落OC距离时的重力势能减少量ΔEp＝　　　　　，动能增加量ΔEk＝　　　　　；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是__________　　　　　　　　　　。
(2023·天津卷·9)如图放置实验器材，连接小车与托盘的绳子与桌面平行，遮光片与小车位于气垫导轨上，气垫导轨没有画出(视为无摩擦力)，重力加速度为g。接通电源，释放托盘与砝码，并测得：a.遮光片长度db.遮光片到光电门长度lc.遮光片通过光电门时间Δtd.托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2(1)小车通过光电门时的速度为　　 ； 
(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为　　，动能增加量为　　　　 ； 
(2022·湖北卷·12)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax－Tmin图像是一条直线，如图乙所示。
(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为　　　　。 
(2)由图乙得：直线的斜率为　　　，小钢球的重力为　　　 N。(结果均保留2位有效数字) 
(3)该实验系统误差的主要来源是　　　　(填正确答案标号)。 A.小钢球摆动角度偏大B.小钢球初始释放位置不同C.小钢球摆动过程中有空气阻力
　　利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。
(1)某次实验测得导轨倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝　　　　　(用题中字母表示)，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝　　　　　(用题中字母表示)，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。 
(2)在上述实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图像如图乙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝　　　 m/s2。 
1.(2024·浙江6月选考·16Ⅰ)在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)下列操作正确的是　　　。 
(2)实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示，已知打点的频率为50 Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为　　　 m/s(保留三位有效数字)。 
(3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g＝9.77 m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m(m为重锤质量)，则该结果　　(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒，理由是　　　。 A.在误差允许范围内B.没有用当地的重力加速度g
2.(2021·浙江6月选考·17(1))在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图甲所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示。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___________________________________。
与重力之比更小(或其他合理解释)
(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取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　　。 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
3.(九省联考·河南·22)某同学用如图(a)所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一
条痕迹(时间间隔为T)。如图(b)，在钢柱上从痕迹O(画上痕迹O时钢柱速度为零)开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。
(1)若电动机的转速为3 000 r/min，则T ＝　　　s。 
(2)实验操作时，应该　　　。(填正确答案标号) A.先打开电源使电动机转动，后烧断细 线使钢柱自由下落B.先烧断细线使钢柱自由下落，后打开 电源使电动机转动
(3)画出痕迹D时，钢柱下落的速度vD＝　　　　。(用题中所给物理量的字母表示) 
(4)设各条痕迹到O的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出v2－h图像，发现图线接近一条倾斜的直线，若该直线的斜率近似等于　　 ，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。 
4.(2024·天津市蓟州区期末)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。将气垫导轨固定在水平桌面上，调节旋钮使其水平，在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在B处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为m，将质量为M的钩码通过细线与滑块连接。打开气源，滑块从A处由静止释放，宽度为d的遮光条经过光电门B时挡光时间为t，A、B之间的距离为l，实验中钩码始终未与地面接触，重力加速度为g。
(1)滑块由A点运动到B点的过程中，系统重力势能减少量ΔEp为　　　，系统动能增加量ΔEk为　　 　　(均用题中所给字母表示)。
(2)若实验结果发现按上述公式计算，ΔEk总是大于ΔEp，可能的原因是　　　。 A.存在空气阻力B.测出滑块右端与光电门B之间的距离作为lC.测出滑块左端与光电门B之间的距离作为l
(2)在(1)中条件下，l取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为　　　(用l2、g表示)，此时物块的加速度大小为　　 。
(3)在(1)中条件下，l＝l1和l＝l3时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为Ep1、Ep3，则Ep3－Ep1＝　　　 　(用l1、l2、l3、k表示)。
(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为_________　　　　，钩码的动能增加量为　　　　 ，钩码的重力势能增加量为　　　 。
(2)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图丙所示。由图丙可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是_____　　　　　　　　　　　　　　　　　。