高中物理課件實驗七驗證機械能守恒定律第五章機械能守恒定律夯實必備知識研透命題要點目錄CONTENTS//////////////提升素養能力///////1.實驗目的

驗證機械能守恒定律。2.實驗原理(如圖1所示)

通過實驗，求出做自由落體運動物體的___________________和對應過程動能的增加量，在實驗誤差允許范圍內，若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律。重力勢能的減少量圖13.實驗器材

打點計時器、交流電源、紙帶、復寫紙、重物、________、鐵架臺(帶鐵夾)、導線。4.實驗步驟 (1)安裝器材：將____________固定在鐵架臺上，用導線將打點計時器與電源相連。 (2)打紙帶

用手豎直提起紙帶，使重物停靠在打點計時器下方附近，先__________，再__________，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打出一系列的點，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶。刻度尺打點計時器接通電源釋放紙帶5.實驗結論

在__________的范圍內，自由落體運動過程機械能守恒。誤差允許1.誤差分析2.注意事項(1)打點計時器要豎直：安裝打點計時器時要______架穩，使其兩限位孔在同一豎直線上，以減少__________。(2)重物應選用質量大、體積小、密度大的材料。(3)應先接通電源，讓打點計時器正常工作，后釋放紙帶讓重物下落。豎直摩擦阻力3.驗證方案命題點二實驗創新命題點一教材原型實驗命題點三實驗拓展——探究彈簧的彈性勢能命題點一教材原型實驗【真題示例1】

(2021·浙江6月選考，17)在“驗證機械能守恒定律”實驗中，小王用如圖2所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖3所示。O點是打下的第一個點，A、B、C和D為另外4個連續打下的點。(1)為了減小實驗誤差，對體積和形狀相同的重物，實驗時選擇密度大的理由是___________________________________________________________________。(2)已知交流電頻率為50Hz，重物質量為200g，當地重力加速度g＝9.80m/s2，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值|ΔEp|＝________J、C點的動能EkC＝________J(計算結果均保留3位有效數字)。(3)比較EkC與|ΔEp|的大小，出現這一結果的原因可能是________。A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶解析

(1)在驗證機械能守恒定律實驗時重物所受阻力越小越好，因此密度大的重物，阻力與重力之比更小。(3)工作電壓偏高不會影響實驗的誤差，存在摩擦力會使重力勢能的減少量大于動能的增加量，只有提前釋放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會導致動能的增加量大于重力勢能的減少量。答案

(1)阻力與重力之比更小(或其他合理解釋)

(2)0.547(0.542～0.550都對)

0.588(0.570～0.590都對)

(3)C題干命題點二實驗創新【例2】

(2021·山東濰坊市模擬)某實驗小組利用圖4甲所示裝置驗證機械能守恒定律，氣墊導軌上有平行于導軌的標尺，在導軌上架設兩個光電門1、2，滑塊上側固定一豎直遮光條，滑塊左側所掛細線繞過定滑輪與鉤碼相連，細線與導軌平行，光電門1固定，其中心與標尺的0刻度線對齊。實驗操作如下：圖4(1)用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度為________mm。(2)滑塊不掛細線、鉤碼，接通氣源后，給滑塊一個向左的初速度，使它從導軌右端向左運動，通過調整氣墊導軌的調節旋鈕P、Q，直到使滑塊經過光電門1、2時遮光時間相等。(3)在滑塊上掛上細線與鉤碼，接通氣源，將滑塊從導軌右端由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為t1、t2，由標尺讀出光電門2中心所在位置的刻度x。(4)用天平測出滑塊和遮光條的總質量M及鉤碼質量m，遮光條的寬度用d表示，重力加速度為g，滑塊運動過程中鉤碼始終未著地。用以上物理量寫出驗證機械能守恒定律的關系式___________________________________________________。圖5解析

(1)游標卡尺的主尺讀數為7mm，游標尺讀數為15×0.05mm＝0.75mm，則最終讀數為7.75mm。題干題干命題點三實驗拓展——探究彈簧的彈性勢能實驗中已知小車的質量為m，彈簧的勁度系數為k，則：甲乙圖6(1)長木板右端墊一小物塊，其作用是________________；(2)如圖乙中紙帶上s1＝3.50cm，s2＝5.42cm，s3＝1.14cm，T＝0.02s，由此可以算出小車勻速直線運動時的速度大小為________m/s(結果保留2位小數)。解析

(1)長木板右端墊一小物塊，其作用是利用重力在斜面上的分力來平衡摩擦，使彈簧彈力做的功全部轉化為小車的動能。題干1.(2021·天津紅橋區質量調查)如圖7所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以驗證機械能守恒定律，或測定重力加速度。 (1)通過正確處理紙帶，經過計算一般重物重力勢能的減少量會略大于動能的增加量，其原因是_____________________________________________。 (2)若測定重力加速度，通過作圖像的方法可以剔除偶然誤差較大的數據，提高實驗的準確程度。除作v－t圖像外，為使圖線的斜率等于重力加速度，還可作________圖像，或________圖像。圖7解析

(1)正確處理紙帶，經過計算一般重物重力勢能的減少量會略大于動能的增加量，其原因是克服空氣和限位孔等阻力做功。2.(2021·湖南衡陽市聯考)

某同學用如圖8甲所示裝置驗證機械能守恒定律，他將兩物塊A和B用輕質無彈性細繩連接并跨過輕質定滑輪，B下端連接紙帶，紙帶穿過固定的打點計時器的限位孔，用天平測出A、B兩物塊的質量mA＝500g，mB＝300g，A從高處由靜止開始下落，B拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個點，每相鄰兩計數點間還有4個點(圖中未標出)，計數點間的距離如圖乙所示。已知打點計時器打點周期為T＝0.02s。則：甲乙圖8在打0～5點過程中系統動能的增量ΔEk＝________J，系統勢能的減少量ΔEp＝________J，由此得出的結論是_________________________________________(重力加速度g取9.8m/s2，結果保留3位有效數字)。答案0.595

0.604在誤差允許范圍內，A與B組成的系統機械能守恒解析

相鄰兩計數點間的時間間隔為Δt＝5×0.02s＝0.1s則系統動能的增加量系統勢能的減少量ΔEp＝(mA－mB)gx05＝0.604J在誤差允許的范圍內，A與B組成的系統機械能守恒。3.(2021·寧夏吳忠市聯考)利用光電門、遮光條組合可以探究“彈簧的彈性勢能與形變量之間的關系”實驗裝置如圖9所示，木板的右端固定一個輕質彈簧，彈簧的左端放置一個小物塊(與彈簧不拴接)物塊的上方有一寬度為d的遮光片(d很小)，O點是彈簧原長時物塊所處的位置，其