第5章 实验6 验证机械能守恒定律&第5章 机械能 章末核心素养提升-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

第五章机械能 实验六 验证机械能守恒定律 实验理论 理清弄明 1.实验目的 清晰，且第1、2两点间距离接近2mm的 验证机械能守恒定律， 纸带（电源频率为50Hz). 2.实验原理（如图所示） ②用2m-专m听=mgh如验证时，由 通过实验，求出做自由落体运动物体的重力 于重力势能的相对性，处理纸带时选择适 势能的减少量和对应过程动能的增加量，在 当的点为基准点即可. 实验误差允许范围内，若二者相等，说明机 5.实验结论 械能守恒，从而验证机械能守恒定律 在误差允许的范围内，自由落体运动过程 机械能守恒， 打点计时器 纸带 6.误差分析 (1)测量误差：减小测量误差的方法，一是 接纯源而 夹子 测下落距离时都从O点量起，一次将各 重物 打点对应下落高度测量完，二是多测几次 取平均值， 101 (2)系统误差：由于重物和纸带下落过程 3.实验器材 中要克服阻力做功，故动能的增加量 打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重 △E=2mG必定稍小于重力势能的减少 物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、导线， 4.实验步骤 量△E。=mghm,改进办法是调整安装的 器材，尽可能地减小阻力， (1)安装器材：将打点计时器固定在铁架 7.注意事项 台上，用导线将打点计时器与电源相连 (1)打点计时器要竖直：安装打点计时器 (2)打纸带 时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直 用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计 线上，以减小摩擦阻力. 时器下方附近，先接通电源，再松开纸带， (2)重物应选用质量大、体积小、密度大的 让重物自由下落，打点计时器就在纸带上 材料 打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸 (3)应先接通电源，让打点计时器正常工 带重打几条(3~5条)纸带， 作，后松开纸带让重物下落 (3)选纸带：分两种情况说明 (4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的 ①若选第1点O到下落到某一点的过 计算应用=h,h二，不能用 2T 程，即用mgh=弓m来验证，应选点迹 √2ghn或vn=gt来计算 高考总复习物理 常见考法 逐点练通 命题点一 教材基础实验（自主学习） 例1“落体法”是验证机械能守恒定律的主 C.打点计时器两个限位孔不在同一条竖 要方法之一（如图甲），某次操作得到了如 直线上，摩擦力或阻力太大导致的 图乙所示的纸带，已知打点周期为T、重 D.实验时出现了先放纸带，后接通电源 这样的错误操作导致的 锤的质量为m,依次测出了各计时点到第 一个计时点O的距离如图乙中所示，请 骨对训练1某同学用图甲所示的实验装 置验证机械能守恒定律，其中打点计时器 回答下列问题： 的电源为交流电源，可以使用的频率有 220Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一 十时器 一纸 部分如图乙所示. 夹子 102 甲 -重物 粉 (1)打A点时重锤的速度表达式vA 该同学在实验中没有记录交流电的频率 若已经计算出A点和E点的 ,需要用实验数据和其他条件进行推算. (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下 速度分别为uA、E,并且选取A到E的过 落，利用∫和图乙中给出的物理量可以写 程进行机械能守恒定律的验证，则需要验 出：在打点计时器打出B点时，重物下落 证的关系式为 的速度大小为 ,重物下 (2)如果某次实验时，发现重力势能的减 落的加速度的大小为 小量比动能的增加量大很多，出现这种现 (2)已测得x1=8.89cm,x2=9.50cm, 象的原因可能是 (填字母) x3=10.10cm:当重力加速度大小为 A.重物质量测量得不准确 9.80m/s2,实验中重物受到的平均阻力 B.因为阻力的作用，所以实验误差很大， 大小约为其重力的1%.由此推算出f为 但也能验证机械能守恒定律成立 Hz. 第五章机械能 命题点二 创新拓展实验（师生共研） 例2为了验证小球在竖直平面内摆动过程 瞬时速度.记录钢球每次下落的高度h和 的机械能是否守恒，利用如图甲装置，不 计时器示数t,计算并比较钢球在释放点 可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连 和A点之间重力势能的变化大小△E,与 接力传感器，小球质量为m,球心到悬挂 动能的变化大小△Ek,就能验证机械能是 点的距离为L,小球释放的位置到最低点 否守恒 的高度差为h,实验记录轻绳拉力大小随 时间的变化如图乙所示，其中Fm是实验 光闲 中测得的最大拉力值，重力加速度为g, 请回答以下问题： 口力传感器 (1)用△E.=2md计算钢球动能变化量 的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数 如图乙所示，其读数为 cm.某次 (1)小球第一次运动至最低点的过程，重 测量中，计时器的示数为0.0100s,则钢球 103 力势能的减少量△E。= ,动能的 经过A时的速度v= m/s(保留 增加量△Ek= .(均用题中所给 三位有效数字)。 字母表示) (2)下表为该实验小组的实验结果： (2)观察图乙中拉力峰值随时间变化规 △E,(×10J)4.8929.78614.6919.5929.38 律，试分析造成这一结果的主要原因： △E(×102J)5.0410.115.120.029.8 (3)为减小实验误差，实验时应选用密度 从表中发现△E,与△Ek之间存在差异，可 (选填“较大”或“较小”)的小球 能造成该差异的原因是 A.用△E,=mgh计算钢球重力势能的变 卧对训练2某实验小组用如图甲所示的 化大小时，钢球下落高度h为测量释 实验装置验证机械能守恒定律.将一钢球 放时钢球球心到球在A点时底端之间 用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于 的竖直距离 A点.在钢球底部竖直地粘住一片宽度为 B.钢球下落过程中存在空气阻力 d的遮光条.在A的正下方周定一光电 C.实验中所求速度是遮光条的速度，比 门，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮 钢球速度略大 光条经过光电门的挡光时间t可由计时 仔对训练3)如图甲所示的装置叫作阿特 器测出，取=作为钢球经过A点时的 伍德机，用来研究匀变速直线运动的规 高考总复习物理 律.某同学对该装置加以改进后用来验证 ③测出挡光片的宽度d,计算有关物理 机械能守恒定律，如图乙所示 量，验证机械能守恒定律. (2)如果系统（重物A、B以及物块C)的 机械能守恒，应满足的关系式为 光电 ǚ (已知重力加速度为g). (3)引起该实验系统误差的原因有 挡光片面4 (写 乙 (1)实验时，该同学进行了如下操作： 条即可). (4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如 ①将质量均为M(A的含挡光片，B的含 挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮 果系统（重物A、B以及物块C)的机械能 守恒，不断增大物块C的质量m,重物B 上，处于静止状态.测量出 的加速度a也将不断增大，那么a与m (选填“A的上表面”“A的下表面”或“挡 之间有怎样的定量关系？a随m增大会 光片中心”)到光电门中心的竖直距离h ②在B的下端挂上质量为m的物块C, 趋于一个什么值？请你帮该同学解决： 104 让系统（重物A、B以及物块C)中的物体 ①写出a与m之间的关系式： 由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光 (要用到M和g). ②a的值会趋于 的时间为△t. 章末核心素养提升 聚焦教材 洞悉命题导向 命题点：利用图像和三角函数求解物理问题 (1)物体与斜面之间的动摩擦因数及物体 例如图甲所示，一物体以一定的初速度功沿 的初速度大小； 足够长斜面向上运动，此物体在斜面上的最 (2)0为多大时，x值最小并求出x的最 大位移与斜面倾角的关系如图乙所示.设各 小值 种条件下，物体运动过程中的动摩擦因数均 不变，g取10m/s2.求：高考总复习物理 的总电能转化为物块增加的机械能和摩 擦产生的内能，故E2=E1十mgLcos0, E mgLsin 6 tan E mgLsin 0+umgLcos 0 u+tan0 2 答系(1)2g(sin0计μcos) (2)mgu(sin 0+ucos 0) (3)tan0 utan 0 [针对训练5]CD [针对训练6]解析(1)设物体在B,点的速 度为OB,所受弹力为FB, 则有FNs一mg=mR, 又FNB=FNB=8mg, 由能量守恒定律可知物体在A点时弹 簧的弹性势能E,=司m=mgR (2)设物体在C点的速度为vc,由题意 呢 可知mg=m 物体由B点运动到C点的过程中，由能 量守恒定律得 Q=2m-(2m呢+2mgR, 解得Q=mgR. 答率(1)ZmgR (2)mgR 实验六验证机械能守恒定律 常见考法·逐点练通 [例1]管系(1先g-一h)=2递-话 (2)C [针对训练1]答系(1)2（十）/ 2(x-)r (2)40 [例2]答案(1)mgh (Fm-mg)L 2 (2)空气阻力做负功，机械能有损失 (3)较大 5 [针对训练2]答案(1)1.501.50(2)C [针对训练3]答案(1)①挡光片中心 (2mgh=2(2M+m)月 (3)绳子有一定的质量（滑轮与绳子之间 有摩擦、重物运动受到空气阻力等) (4)①a= 2M ②重力加速度g +1 n 章末核心素养提升 [例]解(1)当日为受时，由运动学知识可 得6=2gh,h-= 4m, 当0=0时，=是5m,此时物体运动 中必受摩擦阻力，设动摩擦因数为4，此 时摩擦力大小为F=mg, 加速度大小为a1=g, 由运动学公式可得6=2a1x0, 联立以上各式解得u-,=5m/ (2)对于任意角度，根据动能定理可得， 物体对应的最大位移x满足关系式 mga sin 0umgxcosm, 联立解得x= h √1+sin(0+o) x的最小值为xmm= h √1十 96 1.08m, 3 tanp=3,P=6、 对应的0-受-9=受一晋-5 霸a9 5m/s(2)5 1.08m