2026屆高考物理沖刺復習驗證機械能守恒定律

機械能自由落體運動物體沿光滑斜面下滑小球的擺動一、實驗思路強基礎

固本增分

《研究自由下落物體的機械能》為例新課講授系統(tǒng)守恒實例

通過實驗,求出做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和對應過程動能的增加量,在實驗誤差允許范圍內(nèi),若二者相等,說明機械能守恒,從而驗證機械能守恒定律。實驗原理：《研究自由下落物體的機械能》為例hvO思路1：若以重物下落的起始點O為基準，設重物的質(zhì)量為m，測出物體自起始點O下落距離h時的速度v，則在誤差允許范圍內(nèi)，若有

即驗證了機械能守恒定律。思路2：若以重物下落過程中的某一點A為基準，設重物的質(zhì)量為m，測出物體對應于A點的速度vA

再測出物體由A點下落?h后經(jīng)過B點的速度vB,則在誤差允許范圍內(nèi)，若有

?hvBOBAvA即驗證了機械能守恒定律。圖為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點(速度恰好為零)，紙帶上有連續(xù)的3個點C、D、E，其中C、E到O點的距離分別為hC

、hE，已知打點計時器每隔T=0.02s打一次點。求：vDT=0.02sCDE0hChEB思考：怎樣計算瞬時速度v？1.打點計時器哪種類型較好？重錘1.鐵架臺(含鐵夾)2.打點計時器、低壓交流電源、紙帶、墨粉紙盤（復寫紙片）、導線兩根3.重物(帶紙帶夾)

4.毫米刻度尺思考：如何選擇實驗器材？質(zhì)量大

體積小

3.重物的質(zhì)量是否需要測量？二、實驗器材2.重物選擇有什么要求？1．如圖安裝裝置三、實驗過程思考：打點計時器的固定有什么要求？2．打紙帶

先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。

將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方。更換紙帶重復做3次～5次實驗。3.選紙帶:從打出的幾條紙帶中選出一條點跡清晰的紙帶。4.進行數(shù)據(jù)處理并驗證。四、處理數(shù)據(jù)1.求瞬時速度01234567h1h2h3h4……測量點n123456高度hn/m速度vn/(m/s)數(shù)據(jù)記錄2.驗證守恒方法一：利用起始點和第n點計算思考：紙帶選擇有什么要求？紙帶上的頭兩個點間的距離應接近2mm。

代入mghn和

，如果在誤差允許的條件下，mghn和

相等，則驗證了機械能守恒。01234567思考：紙帶選擇還有上述要求嗎？方法二：任取兩點計算⑴任取兩點如3、6，測出h36，計算出mgh36。⑶在實驗誤差允許的條件下，若

，則驗證了機械能守恒。

⑵算出

的值01234567結(jié)論：若在誤差允許的范圍內(nèi)，圖象是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律。0h思考：怎樣的圖像才是驗證了機械能守恒定律？方法三：圖像法

從紙帶上選取多個點，測量從起始點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的

，然后以

為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出

圖線。思考：為什么重物的重力勢能減少量略大于動能的增加量？

如何減小它們之間的誤差？重物下落過程中克服阻力做功。1.系統(tǒng)誤差ΔEk增<ΔEp減

選擇質(zhì)量大、體積小的重物

用電火花計時器代替電磁打點計時器；

安裝打點計時器時保證兩個限位孔豎直；

釋放紙帶時，保證紙帶豎直。減小系統(tǒng)誤差的措施：五、誤差分析2.偶然誤差主要在于長度的測量。

測下落距離時都從O點量起，一次將各打點對應的下落高度測量完。六、注意事項

應選用質(zhì)量和密度較大的重物。

安裝打點計時器時，必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直，以減小摩擦阻力。4．測量下落高度時，為了減小測量值h的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點遠一些，紙帶也不易過長，有效長度可在60cm～80cm之間。2．實驗中，提紙帶的手要保持不動，且保證紙帶豎直接通電源后，打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶。1．應盡可能滿足機械能守恒的條件，要盡量減小各種阻力的影響：3．驗證機械能守恒時，可以不測出物體質(zhì)量，只要比較

和ghn是否相等即可驗證機械能是否守恒。考向一實驗原理與操作典題1某實驗小組驗證機械能守恒定律的裝置如圖所示。(1)下列實驗步驟中必要的且操作順序正確的排列是________。

A.松手讓重錘自由下落B.啟動打點計時器C.用天平測出重錘的質(zhì)量D.用刻度尺測量計時器在紙帶上留下的小點間的距離BAD考點一教材原型實驗(2)利用該裝置還可以測量當?shù)氐闹亓铀俣?某同學的做法是以各點到起始點的距離h為橫坐標,以各點速度的二次方v2為縱坐標,建立直角坐標系,用實驗測得的數(shù)據(jù)繪制出v2-h圖像,如圖所示。請畫出v2-h圖線,并求得當?shù)刂亓铀俣萭=_______m/s2。(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)9.66

考向二數(shù)據(jù)處理與誤差分析典題2(2024浙江6月選考)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中(1)下列操作正確的是______。

B(2)實驗獲得一條紙帶,截取點跡清晰的一段并測得數(shù)據(jù)如圖所示,已知打點的頻率為50Hz,則打點“13”時,重錘下落的速度大小為_______m/s(保留3位有效數(shù)字)。

3.34(3)某同學用紙帶的數(shù)據(jù)求出重力加速度g=9.77m/s2,并用此g值計算得出打點“1”到“13”過程重錘的重力勢能減小值為5.09m,另計算得動能增加值為5.08m(m為重錘質(zhì)量),則該結(jié)果______(選填“能”或“不能”)驗證機械能守恒定律,理由是______。

A.在誤差允許范圍內(nèi)B.沒有用當?shù)氐闹亓铀俣萭不能B

考向一實驗原理的改進典題3(2025四川達州模擬)某同學用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律。用細線把鋼制的圓柱掛在架子上,架子下部固定一個小電動機,電動機軸上裝一支軟筆。電動機轉(zhuǎn)動時,軟筆尖每轉(zhuǎn)一周就在鋼柱表面畫上一條痕跡(時間間隔為T)。如圖乙所示,在鋼柱上從痕跡O開始選取5條連續(xù)的痕跡A、B、C、D、E,測得它們到痕跡O的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE。已知當?shù)刂亓铀俣葹間?？键c二實驗的改進與創(chuàng)新(1)若電動機的轉(zhuǎn)速為3000r/min,則T=_________s。

(2)為驗證機械能是否守恒,需要比較鋼柱下落過程中任意兩點間的________。

A.動能變化量與勢能變化量B.速度變化量和勢能變化量C.速度變化量和高度變化量(3)設各條痕跡到O的距離為h,對應鋼柱的下落速度為v,畫出v2-h圖像,發(fā)現(xiàn)圖線接近一條傾斜的直線,若該直線的斜率近似等于_______,則可認為鋼柱下落過程中機械能守恒。(4)該同學用兩個質(zhì)量分別為m1、m2的鋼柱P、Q分別進行實驗,多次記錄下落高度h和相應的速度大小v,作出的v2-h圖像如圖丙所示。P、Q下落過程中所受阻力大小始終相等,對比圖像分析正確的是_______。

A.m1大于m2B.m1等于m2