专题35 验证机械能守恒定律-【鼎力高考】2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练 专题35 验证机械能守恒定律 导练目标 导练内容 目标1 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理 目标2 新高考的改进创新实验 【知识导学与典例导练】 1、 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理 误差分析： 1.减小测量误差:一是测下落距离时都从0点量起,依次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值。 2.误差来源:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量ΔEk=必定稍小于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力。 注意事项： 1.打点计时器要竖直:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力。 2.重物密度要大:重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。 3.一先一后:应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落。 4.测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用vn=,不能用vn=或vn=gt来计算。 【例1】某学习小组利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）在本实验中，还需要用到的实验器材有 。 A．刻度尺       B．低压交流电源      C．低压直流电源       D．天平 （2）实验中，先接通电源，再释放重锤，得到下图所示的一条纸带。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。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重锤的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重锤重力势能的减少量 ，重锤动能的增加量是 ，若在误差允许的范围内，重锤的重力势能减少量与动能增加量近似相等，则可验证机械能守恒。（用上述测量量和已知量的符号表示） （3）有同学在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O的距离为h，并计算出各计数点对应的速度v，画出图像。若阻力作用不可忽略且大小不变，已知当地重力加速度为g，则画出的图像应为图中的图线 （选填“1”“2”或“3”），其斜率 2g（选填“小于”“大于”或“等于”）。 2、 新高考的改进创新实验 1. 单物体光电门法 【例2】用图示装置验证机械能守恒定律。实验前调整光电门位置使直径为d的小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。实验中通过断开电磁铁开关使小球从A点下落，经过B点处的光电门，记录挡光时间，测出小球在AB间下落的距离h。竖直移动光电门，改变光电门的高度，重复上述步骤，测得多组h及相应的，已知当地重力加速度为g。    （1）小球通过光电门速度的表达式为 。 （2）根据测量数据可描绘 （选填“”、“”、“”、“”）图象来验证机械能是否守恒。若图象是过原点的倾斜直线，且直线斜率 ，可验证下落物体的机械能守恒。 （3）不更换小球，请你提出一种减小实验误差的方法： 。 2. 系统光电门法 【例3】如图所示，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两个光电门计时器A和B验证质量为M的滑块（含遮光条）和质量为m的钩码组成的系统机械能守恒。已知遮光条的宽度为d，先后通过A、B光电门的时间分别为t1、t2，光电门A、B之间的距离为s，滑块运动通过光电门B时，钩码未落地。（重力加速度大小为g）    （1）实验中，下列实验器材不需要的是 A．天平        B．刻度尺            C．打点计时器                D．秒表 （2）滑块先后通过A、B两个光电门时的瞬时速度大小分别为 、 。（用题中给定字母表示） （3）验证本系统机械能守恒的表达式为 。（用题中给定字母表示） （4）下列情况中可能增大实验误差的是 A．气垫导轨未调至完全水平 B．滑块质量M和钩码质量m不满足m<<M C．遮光条宽度较大 D．两光电门间距过小 3. 摆锤摆动验证法 【例4】某探究小组利用图示装置验证机械能守恒定律。如图所示，将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住可视为质点的钢球。开始钢球静止于最低位置，此时拉力传感器示数为，将钢球拉至细线与竖直方向成角处无初速释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F，重力加速度为g，则    （1）钢球质量 ； （2）该组同学将钢球拉至细线与竖直方向不同角静止释放，记下拉力传感器最大示数F，并作出图像，如果钢球的机械能守恒，下列图像合理的是 。 A．  B．   C．   （3）如果钢球摆动过程中机械能守恒，则图像的斜率 。 【综合提升专练】 1．在用打点计时器“验证机械能守恒定