第32讲 实验7　验证机械能守恒定律2026年高考物理一轮复习精讲课件

高中物理一轮复习系列课件 第32讲 实验7： 验证机械能守恒定律 制作：陈庆威 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 考点 CONTENT 基本原理 创新设计 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 基本原理 考点一 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验原理 01. 1.实验原理：通过实验，求出做自由落体运动物体的　　　　　　　　　和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。 重力势能的减少量 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验器材 02. 2.实验器材：打点计时器、交流电源、纸带、复写纸(墨粉)、夹子、重物、　　　　、铁架台(带铁夹)、导线。 刻度尺 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验步骤 03. 1.安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连。 2.打纸带：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先　　　　　，再　　　　　，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带。 3.选纸带：点迹清晰，且所选用的点在同一条直线上。 接通电源 松开纸带 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 数据处理 04. 1.求瞬时速度 由公式vn＝可以计算出重物下落h1、h2、h3…的高度时对应的瞬时速度v1、v2、v3…。 2.验证守恒 方案一：利用起始点和第n点计算： 代入mghn和m，如果在实验误差允许的范围内，mghn和m相等，则验证了机械能守恒定律。 注意：取最初第1、2两点距离接近　　　的纸带(电源频率为50 Hz)。 2 mm 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 数据处理 05. 方案二：任取两点计算 ①任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB。 ②算出mm的值。 ③在实验误差允许的范围内，若mghAB＝mm，则验证了机械能守恒定律。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 数据处理 06. 方案三：图像法 测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出v2－h图像。若在实验误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 注意事项 07. 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线上，以减小　　　　　。 2.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。 3.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。 5.此实验中不需要测量重物的质量。 摩擦阻力 　 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 误差分析 08. 1.系统误差：本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故ΔEk<ΔEp，改进的方法是调整器材的安装，尽可能减小阻力。 2.偶然误差：误差来源于长度的测量，减小误差的方法是测下落距离时都从O点测量，一次将各点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题1 例题精选 09. （2025·河南·高考真题）实验小组利用图1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）、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） 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题1 例题精选 10. 【参考答案】④①⑥⑤ 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 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题1 例题精选 11. (2)图2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 （保留3位有效数字）。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题1 例题精选 12. (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3所示的关系图像。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3得直线的斜率 （保留3位有效数字）。   通过           18.6   2g      高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题1 例题精选 13. (4)定义单次测量的相对误差，其中是重锤重力势能的减小量，是其动能增加量，则实验相对误差为 （用字母k和g表示）；当地重力加速度大小取，则 （保留2位有效数字），若，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 14. 例题1 （1）实验步骤为：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，先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带，关闭电源，取下纸带，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，根据原理可知质量可以约掉，不需要用电子天平称量重锤的质量。故选择正确且正确排序为④①⑥⑤。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 15. 例题1 （2）根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔 根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得代入数据可得 （3）[1][2]根据整理可得 可知理论上，若机械能守恒，图中直线应通过原点，且斜率 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 16. 例题1 [3]由图3得直线的斜率 （4）[1]根据题意有 可得 [2]当地重力加速度大小取， 代入数据可得。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 创新设计 考点二 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 装置改进 01. 1．速度测量方法的改进 从测量纸带上求各点速度:①由光电门测速度;②由频闪照片测速度;③由平抛运动测速度. 2．利用气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果的影响。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 方法创新 02. 3．物体运动形式创新 物体从自由落体改为沿圆弧面下滑，在斜面上运动。 4．研究对象的改进 从单个物体创新为两个物体组成的系统，验证系统在某一过程机械能守恒。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题2 例题精选 03. （2025·甘肃·高考真题）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。改变h，测量多组数据。已知重力加速 度为g，忽略阻力。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题2 例题精选 04. (1)以h为横坐标、 （填“”、“”、“”或“”）为纵坐标作直线图。若所得图像过原点，且斜率为 （用d和g表示），即可证明小球在运动过程中机械能守恒。 (2)实验中，用游标卡尺测得小球直径。 ①由结果可知，所用的是 分度的游标卡尺（填“10”、“20”或“50）； 50 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题2 例题精选 05. 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。 12 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 06. 解析 （1）[1][2]小球经过光电门的挡光时间，可得小球到达平衡位置为验证机械能守恒定律，此过程中重力势能转化为动能有联立解得可得纵坐标为 图像的斜率为。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 07. 解析 （2）[1]10分度、20分度、50分度的游标卡尺的精确度分别为此游标卡尺测得小球直径 可以判断所用的是50分度的游标卡尺。 [2]若为25分度的游标卡尺，其精确度为0.04mm，用此游标卡尺测量该小球直径，可得 则游标尺上第12条刻度线与主尺上的刻度线对齐。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 THANKS 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 $$