2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验七　验证机械能守恒定律.docxVIP

实验七验证机械能守恒定律

装置原理图

实验步骤

注意事项

1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连。

2.打纸带:用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条(3~5条)。

3.选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。

1.安装:打点计时器竖直安装，纸带沿竖直方向拉直。

2.重物:选密度大、质量大的金属块，且在靠近打点计时器处释放。

3.选带:点迹清晰，且第1个点、第2个点间距离接近2mm。

4.速度:vn=hn

数

据

处

理

方案一:利用起始点和第n点计算

代入mghn和12mvn2，如果在实验误差允许的范围内，mghn和12m

方案二:任取两点计算

(1)任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB。

(2)算出12mvB2

(3)在实验误差允许的范围内，若mghAB=12mvB2－

方案三:图像法

从纸带上选取多个点，测量从第一个点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以12v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出12v2－h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线

考点一教材原型实验

例1(2024·浙江6月选考，16－Ⅰ)在“验证机械能守恒定律”的实验中，

(1)下列操作正确的是。?

(2)实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示。

已知打点的频率为50Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为m/s(保留3位有效数字)。?

(3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m(m为重锤质量)，则该结果(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律，理由是(填选项前的字母)。?

A.在误差允许范围内

B.没有用当地的重力加速度g

答案(1)A(2)3.34(3)不能B

解析(1)为了减小阻力对该实验的影响和获取更多的数据点，重锤应该紧靠打点计时器，且手捏住纸带上端释放，A正确。

(2)打点计时器的打点周期T=1f=0.02s，

v13=60.69-47.332×0.02×10－2m/s=3.34

(3)在求解重力势能的减少量时，应使用当地的重力加速度g，故该结果不能验证机械能守恒定律，故选B。

例2(2025·内蒙古呼和浩特高三开学考)某同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为x0=19.00cm，点A、C间的距离为x1=8.36cm，点C、E间的距离为x2=9.88cm，g取9.8m/s2，测得重物的质量为m=1kg。

(1)下列做法正确的有。?

A.必须要称出重物和夹子的质量

B.图中两限位孔必须在同一竖直线上

C.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器

D.实验时，先接通打点计时器的电源，再放开纸带

E.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置

(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是J，打下C点时重物的速度大小是m/s(结果均保留3位有效数字)。?

(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离x，则以v2为纵坐标、x为横坐标画出的图像是一条过原点的直线，若在误差允许的范围内，该直线的斜率等于，可验证机械能守恒定律。?

答案(1)BD(2)2.682.28(3)2g

解析(1)实验是验证机械能守恒定律，即重力势能转换为动能可得mgh=12mv2，可得gh=12v2，因此只要验证gh与12v2是否相等即可，因此不需要称出重物和夹子的质量，A错误;图中两限位孔必须在同一竖直线上，这样可以减小限位孔与纸带间的摩擦力，减小实验误差，B正确;将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住纸带上端，且让重物尽量靠近打点计时器，C错误;实验时，先接通打点计时器的电源，待打点计时器打点稳定后，再放开纸带，这样可以充分利用纸带，记录更多的数据，减小实验误差，D正确;数据处理时，应选择纸带上清晰且距离较远的两点作为初、末位置，以减小实验误差

(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是ΔEp=mg(x0+x1)－0=1×9.8×(19.00+8.36)×10－2J=2.68J，所用交流电源的频率为50Hz，可知打点周期为T=1f=150s=0.02s，由匀变速直线运动在某段时间