高三一轮复习物理讲义 第六章　第二十七课时　实验七：验证机械能守恒定律课件PPT

这是一份高三一轮复习物理讲义 第六章　第二十七课时　实验七：验证机械能守恒定律课件PPT，共51页。PPT课件主要包含了实验技能储备，考点一，摩擦阻力，1ms2，考点二，探索创新实验，不需要，课时精练，mg-kh，适当向右移动光电门1等内容，欢迎下载使用。
实验七：验证机械能守恒定律
1.熟悉验证机械能守恒定律的实验原理、实验步骤及数据处理。2.学会在创新实验中探究机械能守恒定律。
通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量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
(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3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
(2025·河南卷·12)实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源(频率50 Hz)、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。(1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：　　 (填步骤前面的序号)。①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点③用电子天平称量重锤的质量④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据⑥关闭电源，取下纸带
(2)图乙所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为　　　　 m/s(保留3位有效数字)。
(3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图丙所示的v2-h关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应　　　(填“通过”或“不通过”)原点且斜率为　　(用重力加速度大小g表示)。由图丙得直线的斜率k=　 　　　(保留3位有效数字)。
(2025·浙江台州市二模)图甲、乙是用气垫导轨与光电计时器完成“验证机械能守恒定律实验”的两种方案。(1)关于方案甲，小王同学的部分实验步骤如下：a.将气垫导轨调至水平；b.在导轨的单脚螺丝下垫上一定厚度的
垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑，用数字计时器测出滑块依次经过光电门1和2时，遮光条的遮光时间t1和t2；c.取下垫片，用游标卡尺测量所用垫片的厚度h；d.用刻度尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离l；
请回答下列问题：(已知当地重力加速度为g)①为验证机械能守恒定律，下列物理量必须测量的是　　。A.遮光条的宽度dB.滑块运动的总位移xC.滑块和遮光条的总质量M
D.光电门1和2之间的距离s②若要得出机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？　　　　 　 (用题干所给字母及第①问中测量的物理量字母表示)。
(2)关于方案乙，小陈同学的部分实验步骤如下：打开气泵，托起滑块，将气垫导轨调水平，在托盘和砝码的牵引下，滑块从静止开始沿导轨加速运动。①托盘和砝码的总质量　　　　(选填“需要”或“不需要”)远小于滑块和遮光条的总质量。
②若滑块和遮光条的总质量为M，托盘和砝码的总质量为m。遮光条宽度为d，依次经过光电门1、2的遮光时间为t1、t2。两光电门之间的距离为l，当地重力加速度为g。以上物理量在误差范围内满足关系式　　　　 ，则验证了机械能守恒定律。
③若实验中发现有一个光电门损坏，则　　　 (选填“仍能”或“不能”)利用该装置验证机械能守恒定律。
(2025·甘肃卷·11)某学习小组使用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。把一个直径为d的小球用不可伸长的细线悬挂，光电门置于小球平衡位置处，其光线恰好通过小球球心，计时器与光电门相连。
将小球拉离平衡位置并记录其高度h，然后由静止释放(运动平面与光电门光线垂直)，记录小球经过光电门的挡光时间Δt。改变h，测量多组数据。已知重力加速度为g，忽略阻力。
(2)实验中，用游标卡尺测得小球直径d=20.48 mm。①由结果可知，所用的是　　分度的游标卡尺(填“10”“20”或“50 ”)；②小组设计了一把25分度的游标卡尺，未测量时的状态如图所示。如果用此游标卡尺测量该小球直径，则游标尺上第　　条刻度线与主尺上的刻度线对齐。
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1.(2025·浙江省北斗星盟三模)用如图甲所示装置完成“验证机械能守恒定律”实验，查阅当地重力加速度g取9.8 m/s2。
(1)打点计时器的频率为50 Hz，在纸带上确定计数点时，选取起始点为第1个计数点，得到的纸带如图乙所示，点A、B、C、D是连续打出的4个点，打下B点时重物的速度为　　　 m/s(结果保留3位有效数字)；
(2)测得重物的质量m=0.2 kg，纸带打下O点到打下C点，重物的重力势能的减小量为　　　 J(结果保留2位有效数字)，C点可能是第　　(选填“11”“12”或“13”)个计数点；
2.某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图(b)所示。一个质量为m、直径为d的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g。
(1)用游标卡尺测小球的直径，如图(a)所示，可得小球的直径d=　　 　 mm。
(2)若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量ΔEk=　　　　(用题中字母表示)，重力势能减小量ΔEp=mgh；
(3)根据实验数据，作出ΔEk-ΔEp的图像，如图(c)所示。若图中虚线的斜率k≈　　(结果保留1位有效数字)，则可验证机械能守恒定律；
(4)经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，ΔEk总是大于ΔEp，下列原因中可能的是　　。A.第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大B.第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线C.小球下落过程中受到空气阻力的作用
3.(2025·江西卷·11)某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取9.80 m/s2。
(1)实验前，应合理安装实验器材。图(a)中光电门　的位置安装不合理，应如何调整：　　　　　 。
(2)实验时，导轨倾斜角的正弦值sin θ=0.061 3，光电门1、2相距L。将宽度d=4.82 mm的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间Δt1和Δt2。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据如表所示。
滑块经过光电门1、2的速度分别为v1和v2。当L=65.00 cm时，v2=　　m/s，滑块通过两光电门下降的高度HL=　 　 cm。(结果保留2位小数) 
4.(2025·浙江金华市检测)某班物理实验小组利用如图所示实验装置验证物块A、B组成系统的机械能守恒，D为固定在铁架台上的光电门，A、B用轻绳跨过定滑轮连接，滑轮质量和摩擦可忽略不计，物块B上固定了细遮光条，当地重力加速度为g。
(1)在铁架台上标记一位置C，并测得该位置与光电门D之间的距离为h。细遮光条对齐位置C，让B从位置C由静止开始下落，则在物块B加速下落到D处的过程中，B的机械能　　　(填“增大”或“减小”)。
(2)测得遮光条的宽度为d，其通过光电门的遮光时间为Δt，则B下落到D处的速度大小v=　　。
(3)测得A、B(含遮光条)的质量分别为m1、m2，则系统重力势能的减小量ΔEp=　　　 　，系统动能的增加量ΔEk=___________(用m1、m2、g、h、v中的部分字母表示)。