第二板块 层级Ⅳ-1 教材为本——教材基础实验系统归纳（Word教参）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（新教材 江苏北京专用）

|注重“科学探究”·主攻实验大题·创新考查“不足惧” Ⅳ－1　教材为本——教材基础实验系统归纳　　　　 实验一　验证机械能守恒定律 [例1]　 (2023·丹阳高三模拟)某物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图1所示，实验中得到的一条纸带如图2所示，O为打出的第一个点，与刻度尺0刻度对齐，A、B、C、D为依次打下的点，打点计时器工作频率为50 Hz。 (1)纸带中B点对应的刻度尺读数为______ cm； (2)以打点计时器打下O点时重锤所在位置为零势能面，已知若重锤的质量为200 g，A点对应的刻度尺读数为12.00 cm，C点读数为19.10 cm，D点读数为23.15 cm，根据纸带上的数据计算可知，打点计时器打下B点时重锤的速度大小为______m/s，打下B点时重锤的重力势能为________J。(重力加速度g取9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字) (3)该物理兴趣小组还尝试用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”实验。装置的实物图如图3，示意图如图4。在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平气垫导轨上，并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连。测得钩码质量为m，遮光板宽度为d，当地的重力加速度为g。将滑块在图示位置释放后，光电计时器记录下遮光板先后通过两个光电门的时间分别为Δt1、Δt2。则下列说法正确的是________。 A．为验证机械能守恒定律，只需要测量的物理量是两光电门中心之间的距离x B．本实验中机械能守恒的表达式为m2＝mgx＋m2 C．若气垫导轨左侧比右侧高，系统动能增加量小于钩码重力势能减小量 D．若气垫导轨右侧比左侧高，系统动能增加量小于钩码重力势能减小量 [解析]　(1)刻度尺的分度值为0.1 cm，需要估读到分度值的下一位，则读数为15 cm＋4.5×0.1 cm＝15.45 cm。 学科网（北京）股份有限公司 (2)做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点计时器打下B点时重锤的速度大小为 vB＝＝ m/s≈1.78 m/s 打下B点时重锤的重力势能为 ΔEp＝－mghB＝－0.2×9.8×15.45×10－2 J≈－0.303 J。 (3)滑块经过两个光电门中心的瞬时速度分别为v1＝，v2＝，令两光电门中心之间的距离为x，滑块(含遮光板)的质量为M，则系统重力势能的减小量为mgx，系统动能的增加量ΔEk＝(m＋M)v22－(m＋M)v12，则机械能守恒的表达式为mgx＝(m＋M)2－(m＋M)2，故A、B错误；若气垫导轨左侧比右侧高，滑块的重力势能也转化为系统的动能，所以系统动能增加量大于钩码重力势能减小量，故C错误；若气垫导轨右侧比左侧高，滑块的重力势能增加，所以系统动能增加量小于钩码重力势能减小量，故D正确。 [答案]　(1)15.45(15.40～15.50均可) (2)1.78　－0.303(－0.302～－0.304均可)　(3)D [归纳拓展] (1)重物的速度由vn＝求解。 (2)若已知重物运动的起点，则由mghn＝mvn2，验证重物机械能守恒。 (3)若重物运动起点未知，则由mgh12＝mv22－mv12验证重物机械能守恒。　　 实验二　验证动量守恒定律 [例2]　 (2023·兴化高三模拟)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。a、b两滑块用细线连接，a、b两滑块间放置有一压缩的轻弹簧，a、b两滑块上分别装有相同的挡光片，a、b两滑块的质量(包括挡光片)分别为m1、m2。 (1)实验前用游标卡尺测出挡光片的宽度d，示数如图乙所示，则d＝__________ mm； (2)接通气源，调节气垫导轨下面的螺钉，当滑块放在气垫导轨上任一处均能处于________，则气垫导轨调节水平。将a、b两滑块按如图甲所示放置，剪断细线，a、b 学科网（北京）股份有限公司 两滑块通过光电门1、2时的挡光时间分别为t1、t2，当表达式____________成立，则可验证a、b两滑块作用过程中动量守恒。实验表明，弹簧开始被压缩时具有的弹性势能大小为________________。(用已知和测量的物理量符号表示) [解析]　(1)游标卡尺的主尺读数为10 mm，游标尺读数为10×0.05 mm＝0.50 mm 所以最终读数为10 mm＋0.50 mm＝10.50 mm。 (2)当滑块放在气垫导轨上任一处均能处于静止状态，则气垫导轨调节水平； 当表达式m1＝m2，即＝成立，则可以验证a、b两滑块作用过程中动量守恒； 根据能量守恒定律，弹簧开始被压缩时具有的弹性势能大小为Ep＝m12＋m22。 [答案]　(1)10.50　(2)静止状态 ＝　m12＋m22 [归纳拓展]　把握不同的实验方案 实验方案 实验装置 利用气垫导轨完成一维碰撞实验