第5章 第6讲 实验：验证机械能守恒定律（课件PPT）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第6讲　实验：验证机械能守恒定律(重点实验) 开始 1 01 02 03 实验知能·系统归纳 实验关键·逐点发掘 迁移应用·发展素养 2 第6讲　实验：验证机械能守恒定律(重点实验) 一、理清原理与操作 原理装置图 三、扫描实验盲点 1．注意事项 (1)应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有： ①安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。 ②应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。 2．误差分析 误差 产生原因 减小误差的方法 偶然误差 测量长度带来的误差 (1)测量距离时应从计数点0量起，且选取的计数点离0点远些； (2)多次测量取平均值 系统误差 重物和纸带下落过程中存在阻力 (1)打点计时器安装稳固，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力； (2)选用质量大、体积小的物体作重物，以减小空气阻力的影响 本实验是高考命题的常考实验，实验命题除考查计数点速度的计算外，还考查小球的质量是否需要测量、利用图像处理实验数据等，试题难度中等。 关键点(一)　质量是否需要测量 [考法感悟] 1．(2023·山西大学附中检测)如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (1)已准备的器材有打点计时器(带导线)、低压交流电源、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是 。 A．刻度尺　 B．秒表　 　C．天平 (2)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。 A．速度变化量与高度变化量 B．重力做功与重力势能变化量 C．动能变化量与重力势能变化量 D．合外力做的功与动能变化量 (3)下列关于该实验的一些说法正确的是 。 A．做实验时，要先释放重物，再接通电源 B．实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的 C．若某同学通过描绘v2-h图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线的斜率应约为g D．可以用v＝gt来计算重物下落的速度 (4)安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式 (用题中所给字母表示)。 A．8ghBT2＝(hC－hA)2 B．4ghBT2＝(hC－hA)2 C．2ghBT2＝(hC－hA)2 D．都不正确 答案：(1)A　(2)C　(3)B　(4)A 2.某小组设计了如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，物 块P、Q用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，P底端固定一宽度为d 的轻质遮光条，托住P，使系统处于静止状态，用刻度尺测出 遮光条所在位置A与固定在铁架台上的光电门B之间的高度差 h，已知当地的重力加速度为g，P、Q的质量分别用mP和mQ表示。 (1)现将物块P从图示位置由静止释放，记下遮光条通过光电门B的时间为t，则遮光条通过光电门B时的速度大小为 。 (2)下列实验步骤必要的是 。 A．准确测量出两物块的质量mP和mQ B．应选用质量和密度较大的物块进行实验 C．两物块的质量应该相等 D．需要测量出遮光条从A到达B所用的时间 (3)改变高度，重复实验，描绘出v2-h图像，该图像的斜率为k，在实验误差允许范围内，若k＝ (用前面给出的字母表示)，则验证了机械能守恒定律。 [系统建模] 1．探究单个物体机械能守恒时，物体的质量没有必要测量。如第1题第(1)问。 2．探究物体系统机械能守恒时，系统内各物体的质量必须测出具体值，才可计算系统动能的变化量和势能的变化量。如第2题第(2)问。 关键点(二)　图像斜率的物理意义分析 [考法感悟] 1．(2023·广州调研)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。 (1)为完成实验，还需要的器材有 。 A．刻度尺　　　　　 B．0～8 V直流电源 C．秒表 D．0～8 V交流电源 (2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为 m/s。(结果保留三位有效数字) 解析：(1)通过打点计时器计算时间，不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，故A、D正