2024年高考物理一轮复习第五章实验五验证机械能守恒定律课件

这是一份2024年高考物理一轮复习第五章实验五验证机械能守恒定律课件，共28页。PPT课件主要包含了基本原理与操作，误差分析，图S5-1，图S5-2，易错提醒，图S5-4，的字母表示，图S5-5等内容，欢迎下载使用。
1.减小测量误差：一是测下落距离时都从 0 点量起，一次将各
打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值.
三、注意事项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平面内以减少摩擦阻力.2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.一先一后：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.
考点 1 基本实验原理与实验操作的考查
【典题 1】(2022 年广东惠州二模)在“验证机械能守恒定律”实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验，设重力加速度为 g.
(1)在图甲中，下落物体应选择密度______(填“大”或“小”)的重物.在图乙中，两个重物的质量关系是 m1_________(填“＞”“＝”或“＜”)m2.
(2)采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实
验器材有交流电源、刻度尺和__________.
(3)某次实验所打纸带如图 S5-2 所示，O 为第一个点，A、B、C、D 点到 O 点的距离已标出，打点时间间隔为 0.02 s，则记录 C点时，重物的速度 vC＝__________m/s.(结果保留 3 位有效数字)
(4)从减少实验误差的角度看，比较两种实验方案，你认为
______(填“甲”或“乙”)更合理.
解析：(1)为了减小实验的误差，下落物体应选择密度大的物体，图乙是验证系统机械能是否守恒，m1 向下运动，m2 向上运动，所以 m1＞m2.
(2)验证系统机械能是否守恒，即验证系统动能的增加量和系
重物的质量，所以实验器材还需要天平.
xBD 0.049－0.0178
(3)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出所打纸带上 C 点时小车的瞬时速度大小，vC＝
2T 2×0.02
m/s＝0.780 m/s.
(4)甲方案更合理，因为在图乙中还受到细线与滑轮之间的阻力影响.答案：(1)大 ＞ (2)天平 (3)0.780 (4)甲
考点 2 数据处理与误差分析
【典题 2】如图 S5-3 甲所示，在固定在天花板上的定滑轮两边分别挂上用轻绳连接的质量为 m、M 的 A、B 两物体，用该实验装置来验证机械能守恒定律.在物体 B 从高处由静止开始下落时物体 A 下方拖着纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有 4 个点未标出，计数点间的距离已在图中标出.已知 m＝40 g，M＝100 g，打点频率为 50 Hz，重力加速度 g 取 10 m/s2.(结果保留 2 位有效数字)
图 S5-3(1)两个物体运动的加速度为 a＝______m/s2.(2)在纸带上打下计数点 5 时的速度 v5＝________m/s.
(3)在打点 0～5 过程中系统动能的增量ΔEk＝________J，系统势能的减少量ΔEp＝________J，由此得出的结论是_____________
_______________________________________________________.
答案：(1)4.0 (2)2.4 (3)0.40 0.42 在误差允许的范围内，
A、B 两物体组成的系统机械能守恒
本实验可从多个角度进行创新：
考向 1 实验器材的创新
【典题 3】验证机械能守恒定律装置示意图如图 S5-4 所示.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨.导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为 M，左端由跨过定滑轮的轻质细绳与一质量为 m 的砝码相连.遮光片两条长边与导轨垂直.导轨上 B 点处有一光电门，可以测出遮光片经过光电门时的挡光时间 t，用 d 表示 A点到导轨底端 C 点的距离，s 表示 A、B 两点间的距离，h 表示 A与 C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，可以将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过 B 点时的瞬时速度.重力加速度为 g，不
考虑各处摩擦对实验的影响，将滑块自 A 点由静止释放，发现滑块沿导轨加速滑下.
(1)滑块通过光电门时的速度 v＝____________(用题目中给出
(2)在滑块从 A 运动至 B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统的重力势能减小量可表示为__________.其动能的增加量可表示为__________.(均用题目中给出的字母表示)(3)根据上述实验方法，测得 h＝15 cm，d＝30 cm，并多次改变 A、B 间的距离，测得滑块到B 点时对应的速度 v，作出的 v2-s 图像如图 S5-5所示，已知重力加速度 g 取 9.80 m/s2，则 M＝
考向 2 实验方案的创新
【典题 4】某研究小组通过实验验证系统机械能守恒，其装置如图 S5-6 甲所示，一根轻质细绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物 P、Q 相连，重物 Q 的下面通过轻质挂钩悬挂物块 Z，在重物 P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，测得重物 P、Q 的质量均为M，物块 Z 的质量为 m，已知当地重力加速度为 g.
图 S5-6(1)先接通频率为 f 的交流电源，在纸带上打点为 O，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带：纸带上 A、B、C 三点为打下的相邻的点，则打 B 点时的速度为__________(用题中已知物理量的字母表示).
(2)从 O 点到 B 点的过程中系统减少的重力势能为________，若等式________________________________________________(用题中已知物理量的字母表示)成立，则系统机械能守恒.(3)处理实验数据时，发现系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，产生误差的可能原因是___________________________________________________________________________.
(2)从 O 点到 B 点的过程中系统减少的重力势能ΔEp＝Mgh－Mgh＋mgh＝mgh系统增加的动能
(3)处理实验数据时，发现系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，产生误差的可能原因是滑轮阻力和空气阻力不可忽略，滑轮具有质量等.