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，图S5-5，图S5-6，图S5-7，＝87mm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.
2.误差来源：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故
mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力.
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.
统重力势能的减小量是否相等，动能的增加量为ΔEk＝ (m1＋
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
m2)v2，重力势能的减小量为ΔEp＝(m1－m2)gh，可知需要测量两个重物的质量，所以实验器材还需要天平.
(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＝
(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 实验方案的创新
【典题 3】(2023 年广东广州开学考)某研究性学习小组同学设计了“验证机械能守恒定律”的实验装置，质量分别为 m1 和 m2的物块 A、B，与动滑轮及定滑轮(两滑轮均为轻质滑轮)用不可伸长的轻质绳按如图 S5-4 甲所示方式连接(绳竖直).物块 B 从高处由静止开始下落，物块 A 上拖着的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.图乙所示是实验中获取的一条纸带，0 点是打下的第一个点，每相邻两个计数点之间还有 3 个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示.(已知当地的重力加速度大小为 g，打点计时器使用电源的频率为 f)
(1)在纸带上打下记数点 5 时物块 A 的速度大小 v＝________
(用 x1、x2 和 f 表示).
(2)若将 A、B 两物块看作一个系统，则打下 0 点到打下 5 点的过程中，系统减少的重力势能为_________________________，系统增加的动能为_______________________.(以上两空均用题目给出的物理量的字母表示)
(3)经过多次实验发现 A、B 两物块组成的系统减少的重力势能ΔEp 与系统增加的动能ΔEk 并不相等，请从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是___________________________________(写出一条即可).
(3)因为系统机械能部分转化为其他物体的动能或其他形式的能量而损失掉.
考向 2 实验器材的创新
【典题 4】(2023 年广东汕头二模)某研究小组利用 DIS 实验装置验证机械能守恒定律.如图 S5-5 所示，内置有光电门的摆锤通过轻杆与转轴 O 相连，摆锤通过遮光片时可记录遮光时间.实验时，摆锤从 M 点由静止释放，依次记录其通过每个遮光片所对应的时间 t.用刻度尺测出每个遮光片距最低点 N 的竖直高度为 h，摆锤质量为 m，重力加速度为 g.
(1)实验前，用游标卡尺测量遮光片的宽度 d，其示数如图S5-6，
则 d＝______mm.
(2)若以最低点 N 为零势能面，选用字母 m、h、d、t、g 表示物理量，则经过某个遮光片时，摆锤的重力势能 Ep＝_________，动能 Ek＝____________ ；对比通过各遮光片处摆锤的机械能 E(E＝Ep＋Ek)是否相等，可判断机械能守恒与否.
(3)为了更直观地处理数据，研究小组绘制了摆锤摆下过程中动能、重力势能和机械能随高度变化的图像如图 S5-7 所示，仔细比对数据发现，摆锤摆下过程中，重力势能减少量__________(填“大于”或“小于”)动能增加量.
解析：(1)由题(1)图知，遮光片的宽度为 d＝8 mm＋0.1 mm×