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考点25验证机械能守恒定律
1.高考真题考点分布
题型
考点考查
考题统计
实验题
验证机械能守恒定律
2024年6月浙江卷
实验题
验证机械能守恒定律
2023年天津卷
实验题
验证机械能守恒定律
2022年湖北卷、河北卷
2.命题规律及备考策略
【命题规律】各地高考对验证机械能守恒定律这个实验的考查频度较高，考查多在原型实验的所用原理的基础之上，通过创新实验的方式予以考查。
【备考策略】
1.掌握并会利用实验的原理验证机械能守恒定律，并会做出必要的误差分析。
2.能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
【命题预测】重点关键利用创新性实验装置或方法对机械能守恒定律的验证。
1．实验目的
验证机械能守恒定律。
2．实验原理
通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。
3．实验器材
打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线。
4．实验步骤
(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：分两种情况说明
①若选第1点O到下落到某一点的过程，即用mgh＝eq\f(1,2)mv2来验证，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近2mm的纸带(电源频率为50Hz)。或者测量从第一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eq\f(1,2)v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出eq\f(1,2)v2h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，则验证了机械能守恒定律。
②用eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2＝mghAB验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点即可。
5．实验结论
在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒。
6．误差分析
(1)测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从O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)系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mvn2必定稍小于重力势能的减少量ΔEp＝mghn，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力。
7．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线上，以减少摩擦阻力。
(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。
(3)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。
(4)测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2ghn)或vn＝gt来计算。
考点一教材原型实验
考向1实验原理与操作
1．某物理兴趣小组利用如图1所示装置验证机械能金属杆守恒定律，该小组同学让重物带动纸带从静止开始自由下落，按正确操作得到了一条完整的纸带如图2所示。
(1)下列关于该实验说法正确的是_______。
A．实验时重锤可以用木质小球替代
B．打点计时器工作时的电压应选择直流6~8V
C．安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上
D．实验时应先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，待接通电源后，再释放重锤
(3)若通过计算发现，物体动能的增加量大于重力势能减少量，则原因可能是下列选项的_______。
A．重物受到空气阻力的影响 B．打点计时器的电压较低
C．纸带和打点计时器间存在摩擦 D．实验时先释放纸带再接通电源
【详解】（1）A．为减小空气阻力的影响，实验时应该选择体积小，密度较大，下端有胶垫的重锤，不可以用木质小球替代。故A错误；
B．打点计时器工作时的电压应选择交流6~8V。故B错误；
C．安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上，来减小纸带与限位孔之间的摩擦阻力。故C正确；
D．实验时如果先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，会使纸带弯曲，下落时阻力过大，误差较大。故D错误。故选C。
（3）A．重物受到空气阻力的影响，会使物体动能的增加量小于重力势能减少量。故A错误；
B．打点计时器的电压较低，不会影响实验中计算的结果。故B错误；
C．纸带和打点计时器间存在摩擦，会使物体动能的增加量小于重力势能减少量。故C错误；
D．实验时先释放纸带再接通电源，会有初速度，物体动能的增加量大于重力势能减少量。故D正确。故选D。
(1)打下计数点B时，重物的速
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