第6章 课时作业35 实验七 验证机械能守恒定律-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

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游标卡尺测量、速度计算（v=d/Δt）、动能势能转化关系、图像法数据处理（如h-1/Δt²图像）等核心考点，通过近三年真题分析明确图像斜率计算占35%、误差分析占30%的高频考查方向，归纳出实验原理应用、数据处理两大常考题型。 课件亮点在于“真题实战+素养导向”的备考设计，如以2025甘肃卷小球摆动实验为案例，深入解析图像斜率推导（k=d²/(2g)）过程，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力。针对游标卡尺读数、阻力影响等易错点设置专项突破，帮助学生掌握实验数据处理技巧，教师可依托此课件实现考点精准覆盖，提升复习效率。

实验七　验证机械能守恒定律 第六章　机械能及其守恒定律 1 1.(8分)(2025·甘肃卷)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Δt。改变h，测量多组数据。已知重力加速度为g，忽略阻力。 2 3 4 5 1 2 (1)以h为横坐标、________(选填“Δt” “Δt2”“”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 3 4 5 1 　 3 解析：小球到达平衡位置时的速度v＝，此过程中重力势能转化为动能，为验证机械能守恒定律，有mgh＝mv2，联立解得h，可得纵坐标为，图像的斜率为k＝。 2 3 4 5 1 4 (2)实验中，用游标卡尺测得小球直径d＝20.48 mm。 ①由结果可知，所用的是________(选填“10”“20”或“50”)分度的游标卡尺。  2 3 4 5 1 50 解析：10分度、20分度、50分度的游标卡尺的精确度分别为0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，此游标卡尺测得小球直径d＝20.48 mm，可以判断所用的是50分度的游标卡尺。 5 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。  2 3 4 5 1 12 解析：若为25分度的游标卡尺，其精确度为0.04 mm，用此游标卡尺测量该小球直径，可得n＝＝12，则游标尺上第12条刻度线与主尺上的刻度线对齐。 6 2.(10分)(2026·江苏南通检测)某中学实验小组的同学利用如图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律。物块甲、乙通过绕过光滑的定滑轮的轻绳连接，物块甲和遮光条的总质量为M，物块乙的质量为m，重力加速度为g。实验步骤如下： ①用手托着物块甲，使系统处于静止状态，测出遮光条上 沿到光电门中心的距离H； ②将系统由静止释放，通过计算机记录遮光条通过光电门 的挡光时间t； ③多次改变H，重复②步骤。 2 3 4 5 1 7 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图(b)所示， 则遮光条的宽度为________mm。   2 3 4 5 1 3.60 解析：20分度游标卡尺的精确度为0.05 mm，由题图(b)可知遮光条的宽度为 d＝3 mm＋12×0.05 mm＝3.60 mm。 8 (2)若某次计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间为t0，则此时物块 甲、乙和遮光条总动能的表达式为____________。   2 3 4 5 1 解析：若某次计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间为t0，则此时遮光条通过光电门时速度的表达式为v＝， 物块甲、乙和遮光条总动能的表达式为 Ek＝(M＋m)v2＝。 9 (3)多次改变H，同时记录遮光条经过光电门的挡光时间t， 以H为纵轴，作出图(c)所示图像，则横轴应取________(选 填“t2”或“”)；若系统的机械能守恒，则图线的斜率 k应满足的关系式为k＝____________。   2 3 4 5 1 　 10 解析：物块经过光电门的速度大小为v＝， 根据系统机械能守恒可得 MgH－mgH＝(M＋m)v2， 联立可得H＝·， 可知以H为纵轴，横轴应取；若系统的机械能守恒，则图线的斜率k应满足的关系式为k＝。 2 3 4 5 1 11 (4)若实际测量的k值略大于理论值，原因是________。   A.没有能满足M≫m B.系统克服阻力做功 C.遮光条的宽度较大 2 3 4 5 1 B 解析：实验过程中，系统需要克服一定的空气阻力和摩擦力做功，设阻力恒为Ff，则有MgH－mgH－FfH＝(M＋m)v2， 可得H＝·， 则有k实＝＞k理＝，故选B。 12 3.(10分)(2026·甘肃白银模拟)某物理兴趣小组想利用气垫导轨验证物块和弹簧组成的系统机械能守恒。如图甲所示，气垫导轨调至水平，力传感器固定在导轨的左支架上，将轻质弹簧一端连接到力传感器上，弹簧自由伸长至O点。给装有宽度为d的遮光条的滑块一定的初速度，使之从导轨右端向左滑动，记录滑块经过光电门时的挡光时间Δt以及滑块压缩弹簧至最短时力传感器的示数F，并多次进行上述操作。已知弹簧的劲度系数为k，弹簧弹性势能的表达式为Ep＝kx2(x为弹簧的形变量)，滑块的质量为m。 2 3 4 5 1 13 (1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙 所示，读数d＝__________mm。  2 3 4 5 1 解析：遮光条的宽度d＝10 mm＋0.05×12 mm＝10.60 mm。 10.60 14 (2)滑块经过光电门时的动能为 __________，弹簧压缩到最短时， 弹簧的弹性势能为__________。 (均用题中所给字母表示)  2 3 4 5 1 解析：滑块经过光电门时的速度v＝，根据动能的表达式可得Ek＝mv2＝，根据弹性势能的表达式有Ep＝kx2，结合胡克定律有F＝kx，解得Ep＝。 　 　 15 (3)根据实验数据，作出__________(选填“F－Δt”“F”或 “F”)图像，使之成为一条直线，图像的斜率为__________(用题中所给字母表示)，则可验证系统机械能守恒。  2 3 4 5 1 解析：若系统机械能守恒，则满足ΔEk＝ΔEp，即，整理得F＝，应作F图像，图像的斜率为。 F　 16 4.(10分)(2026·江苏常州模拟)某实验小组利用 光电门遮光时可测速度的特性来做“验证机械 能守恒定律”实验。实验装置主体如图甲所示。 (1)将宽度d＝0.5 cm的黑色胶带等间隔贴在 __________(选填“透明塑料”或“铁质”)直 尺上，相邻胶带中心线之间的距离Δh＝2.5 cm。  2 3 4 5 1 透明塑料 解析：光电门遮光时可测速度，所以应该用透光的塑料直尺贴上不透光的黑色胶带，光电门测黑色胶带经过时直尺的速度。 17 (2)图乙为某条胶带在刻度尺上的位置，该胶带右侧边缘所对应的读数为________cm。  2 3 4 5 1 解析：由于刻度尺的分度值为1 mm，读数时应估读到分度值的下一位，故其读数为3.00 cm。 3.00 18 (3)将光电门固定在铁架台上，由静止竖直释放直尺，测得第1条和第4条胶带通过光电门的时间分别为t1和t4。已知直尺质量m＝0.4 kg，t1＝0.010 s，则第1条胶带经过光电门时直尺的动能为________J(保留两位有效数字)。  2 3 4 5 1 0.050 解析：第1条胶带通过光电门的速度v1＝＝0.5 m/s，故第1条胶带通过光电门时直尺的动能E1＝m＝0.050 J。 19 (4)在误差允许范围内，若关系式______________________ (用Δh、d、t1、t4、g表示)成立，说明直尺下落过程中机械 能守恒。  2 3 4 5 1 6gΔh＝()2－()2 解析：由题可知，第4条胶带通过光电门时的速度v4＝，若系统的机械能守恒，则有mg·3Δh＝m()2m()2，整理可得6gΔh＝()2－()2。 20 (5)为了更精确验证机械能守恒，就题中相关参数，提出一条改进措施：__________________________________________________________________________________________________。  2 3 4 5 1 减小黑色胶带的宽度，或者增大相邻胶带中心线之间的距离，或者增加尺子的质量(任选一条即可) 21 5.(10分)(2026·江苏常州期中)某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，在气垫导轨上安装了光电门，滑块上固定遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。 2 3 4 5 1 (1)实验前应调节气垫导轨水平，此操作过程________(选填“需要”或“不需要”)悬挂钩码。  不需要 解析：实验前应调节气垫导轨水平，此操作过程不需要悬挂钩码，只要滑块能在导轨任意位置静止即可说明导轨水平。 22 (2)使用游标卡尺测量遮光条的宽度时，应使用图乙中的________(选填“A”“B”或“C”)部位，测量读数如图丙所示，则遮光条的宽度d＝________mm。  2 3 4 5 1 B　 5.3 解析：使用游标卡尺测量遮光条的宽度时，应使用题图乙中的B部位；遮光条的宽度d＝5 mm＋0.1 mm×3＝5.3 mm。 23 (3)测出滑块由静止释放时遮光条到光电门间的距离L、遮光条的宽度d、滑块和遮光条的总质量M和钩码质量m，重力加速度为g。由数字计时器测出遮光条通过光电门的时间t，若系统机械能守恒，则得到的表达式 为________________________(用题中字母表示)。  2 3 4 5 1 解析：遮光条通过光电门的速度v＝， 要验证的关系为mgL＝(M＋m)v2， 即mgL＝(M＋m)。 mgL＝(M＋m) 24 (4)改变滑块由静止释放时遮光条到光电门间的距离L， 得到多组L和t的数据，作出L图像，如图丁所示。经 检查发现该图像未过坐标原点是由L测量错误导致的， 则L的测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。   2 3 4 5 1 小于 解析：根据mgL＝(M＋m)， 可得L， 该图像未过坐标原点是由L测量错误导致的，则L的测量值小于真实值。 25 $