2027届高三物理一轮复习课件：第六章　第32课时　实验七：验证机械能守恒定律_含解析

这是一份2027届高三物理一轮复习课件：第六章　第32课时　实验七：验证机械能守恒定律_含解析，共65页。PPT课件主要包含了第32课时，考点一实验技能储备，课时精练，实验技能储备，考点一，摩擦阻力，1ms2，考点二，探索创新实验，两光电门间的高度h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。
　　　(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·辽宁省重点中学协作体期中)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。实验步骤如下：a.如图甲所示，用电磁铁吸住小铁球，将光电门1、2分别固定在轨道上；b.切断电磁铁电源，小铁球沿光滑轨道静止下滑，光电计时器测出小铁球通过光电门1、2所用的时间分别为t1、t2。(1)用螺旋测微器测量铁球的直径d，如图乙所示，可读出铁球直径d=　　 　　 mm。 
7.884(7.883、7.885均可)
(2)已知当地重力加速度为g。若要验证机械能守恒定律，本实验还需测量的物理量为　　　　 (用文字和字母表示)，本实验需要验证的物理量关系式为　　 　 　(用题中给出的字母及还需测量的物理量的字母表示)。 
(2025·湖北卷·12)某同学利用如图(a)所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体，两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下：①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。
②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m)。③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2距离地面足够高。用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H。
④启动光电门，释放重锤1，用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。⑤根据上述数据求出重力加速度大小g。⑥多次改变光电门高度，重复步骤③④⑤，求出g的平均值。
回答下列问题：(1)测量d时，游标卡尺的示数如图(b)所示，可知d=　　　 cm。 
(2)重锤1通过光电门时的速度大小为v=　　　(用遮光片d、t表示)。若不计摩擦，g与m、M、d、t、H的关系式为g=　　　　 　。
(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：　　　　 　。
(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。
(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的速度大小分别为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) 
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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
(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.(2025·广东汕头市三模)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。
(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
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。
3.(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
(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。
4.(2025·福建泉州市一模)某实验小组利用图甲装置验证系统机械能守恒定律。实验中，钩码用跨过定滑轮的轻绳与带有遮光条的滑块连接。接通气源调节气垫导轨水平，将滑块从导轨右端由静止释放。测出滑块释放时遮光条中心到光电门中心的距离L和遮光条通过光电门的遮光时间t。
仅改变距离L，重复实验，测得多组L和t的数据。已知滑块(含遮光条)的质量为M，钩码质量为m，重力加速度大小为g。
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，其读数为d=　　　 mm；
(2)本实验　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足M≫m的条件； 
(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　 　 。
照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直，重力加速度g取10 m/s2。
6.(2025·湖北省部分学校联考三模)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为m=100 g。钢柱K下端与质量为M=200 g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光
统重力势能的减少量ΔEp=　　 J，动能的增加量ΔEk=　 　 J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。(计算结果均保留2位有效数字) 
(1)开启电动机，待电动机以角速度ω=20π rad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图乙所示，x1=16.40 cm、x2=21.60 cm、x3=26.40 cm、x4=31.40 cm。若选择其中DF段来验证机械能守恒定律，则系
现其中两相邻感光痕迹间距近似相等，测得平均间距记为d，当满足表达式　　　　 　即可验证系统在运动过程中机械能守恒(用含m、M、d、k、g、π的表达式表示)。
(2)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度ω按如图丙所示的规律变化，已知图像斜率为k，则电动机从静止开始转动第一周与转动第二周所用时间之比为　　　　　，实验记录下如图丁所示的感光痕迹，发