2027届高考物理人教版一轮复习：实验：验证机械能守恒定律

该高中物理高考复习课件聚焦“验证机械能守恒定律”实验专题，依据高考评价体系梳理了实验目的、原理、操作规范、数据处理及误差分析等核心考查维度，重点覆盖自由落体、斜面下滑、弹簧弹性势能等实验模型，归纳纸带速度计算、高度测量、误差来源分析等常考题型，体现高考备考的系统性和针对性。 课件亮点在于“基础实验夯实+创新情境迁移+科学思维培养”，如通过例1纸带数据处理（用平均速度求瞬时速度）、例3弹簧弹性势能探究，渗透科学探究和科学推理素养。具体突破方法包括阻力影响的误差分析、光电门测速技巧等，帮助学生掌握实验题答题规范，教师可据此精准对接高考考点，提升复习效率。

实验：验证机械能守恒定律 授课教师：朱海英 （1）理解机械能守恒的条件，会选择不同的器材进行实验方案设计，规范操作，获取关键物理量数据。 学习目标 （2）会根据实验获取数据，进一步理解机械能守恒的条件和规律的适用性，总结减少误差的方法。 任务一：理解验证机械能守恒的实验目的、原理、操作 验证机械能守恒的实验情境和原理 研究自由下落物体机 械能守恒的实验装置 研究沿斜面下滑物体机械能的实验装置 操作要点 数据处理 实验细节 误差分析 关键：机械能守恒条件 例1.在“验证机械能守恒定律” 实验中,小王用如图甲所示的装置,让重物从静止开始下落,打出一条清晰的纸带,其中的一部分如图乙所示. O 点是打下的第一个点,A、B、C 和 D 为另外 4 个连续打下的点. (1) 为了减小实验误差,对体积和形状相同的重物,实验时选择密度大的理由是____________________________________________________________ . 任务一：熟悉验证机械能守恒的实验原理、操作和数据处理 甲 乙 (2)释放重物前，手持纸带的最上端并上下移动重物，这么做的理由是_________________________________________ 空气阻力与重力之比更小（或阻力的影响更小） 检查纸带与打点计时器之间的是否存在摩擦 任务一：熟悉验证机械能守恒的实验原理、操作和数据处理 (3)有同学利用图乙的纸带,设计了以下四种测量方案: A. 用刻度尺测出物体下落的高度 h,并测出下落时间t,通过 v=gt 计算出瞬时速度v B. 用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过 计算出瞬时速度v C. 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过 计算出高度 h D. 用刻度尺测出物体下落的高度 h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度 v 以上方案中只有一种正确,正确的是 ___________ 物体由静止开始自由下落过程中会受到空气阻力和纸带与打点计时器之间的摩擦阻力作用,不是做自由落体运动,v =gt、v2 = 2gh 都是自由落体运动的公式,故 A、B 错误. 物体下落的高度是用米尺测量的,不是计算的,故 C 错误. D 为验证机械能守恒定律的实验测量方案,故 D 正确. D (4) 已知交流电频率为 50 Hz,重物质量为 200 g,当地重力加速度 g 取 9.8m/s2,则从 O 点到 C 点,重物的重力势能变化量的绝对值 | ΔEp| =__________ J、C 点的动能EkC= __________J(计算结果均保留 3 位有效数字).比较EkC 与| ΔEp| 的大小,出现这一结果的原因可能是_________(单选). A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦力 C. 接通电源前释放了纸带 乙 0. 547(0. 542 ~ 0. 550 均算对) 0. 576(0. 570 ~ 0. 590 均算对) C 任务一：熟悉验证机械能守恒的实验原理、操作和数据处理 任务二：理解机械能守恒条件，并迁移到创新实验 例2.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律. 一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于 A 点,光电门固定在 A 点的正下方. 在钢球底部竖直地粘住一片宽度为 d 的遮光条. 将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间 t 可由计时器读出,取作为钢球经过 A 点时的速度 . 记录钢球每次下落的高度 h 和计时器的示数 t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的重力势能变化大小 ΔEp 与动能变化大小 ΔEk ,就能验证机械能是否守恒。 (1) 用 ΔEp = mgh 计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度 h 应测量释放时的钢球球心到_____之间的竖直距离. A. 钢球在 A 点时的顶端 B. 钢球在 A 点时的球心 C. 钢球在 A 点时的底端 B 任务二：理解机械能守恒条件，并将实验方法迁移创新 (2)用 计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮 光 条 的 宽 度, 示 数 如 图 乙 所 示, 其 读 数 为________cm. 某 次 测 量 中, 计 时 器 的 示 数 为0. 010 0 s,则钢球的速度为 v = ________m/ s. (3) 下表为该同学记录的实验结果: 他发现表中的ΔEp 与ΔEk 之间存在差异,认为这是由于 空气阻力造成的. 你是否同意他的观点? 请说明理由_________________________ (4) 请你提出一条减小上述差异的改进建议: 1. 50 1. 50 不同意,若是空气阻力造成的, 则ΔEk要小于 ΔEp ,所以误差不是空气阻力造成的 分别测出钢球的球心到悬点的距离和光电门到悬点的距离 l 和 L,在计算钢球的动能时,将 v 折算成钢球的速度 例3、某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系. (1) 如图甲所示,将轻质弹簧下端固定在铁架台上,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表. 由数据可得弹簧的劲度系数k =______ N/m. (重力加速度g取9.80m/s2 ) 任务二：理解机械能守恒条件，并将实验方法迁移创新 (2) 取下弹簧,将其一端固定在气垫导轨左侧,如图乙所示. 调整导轨水平,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小____________. 50 相等 (3) 用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v. 释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为________ . (4) 重复(3) 中的操作,得到v与x的关系如图丙所示. 由图可知,v 与x成关系. 由上述实验可得结论: 对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的_____________成正比. 任务二：理解机械能守恒条件，并将实验方法迁移创新 滑块的动能 压缩量的平方 由题图可知,v 与x成正比,即v=kx,由 ,可知弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的平方成正比。 知识结构与方法总结 $