第34课时　验证机械能守恒定律　[实验增分课]-2025版三维设计一轮高中总复习物理（通用版）.pptxVIP

第34课时验证机械能守恒定律[实验增分课]

CONTENTS03立足“四层”·夯基础概念公式定理着眼“四翼”·探考点题型规律方法聚焦“素养”·提能力巧学妙解应用0102

01立足“四层”·夯基础概念公式定理

装置原理在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则其重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2，若它们在实验误差允许的范围内相等，则验证了机械能守恒定律

操作要领（1）仪器安装：将检查、调整好的打点计时器按装置图竖直固定在

铁架台上，接好电路。（2）打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点

计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地

方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸

带重复做3～5次实验。（3）选纸带：①若由mv2＝mgh验证，应选点迹清晰，且1、2两点

间距离接近2mm的纸带。②若由mm＝mgΔh验证时，则需要选择适当距离的两点

为参考点，不要求纸带上第1、2两点间的距离为2mm

数据处理（1）公式法：利用起始点和第n点计算，如果在实验误差允许的范

围内ghn＝，或者任取两点A、B，如果在实验误差允许的范围内

ghAB＝，则验证了机械能守恒定律。（2）图像法：从纸带上选取多个点，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v2为纵轴，以h为横

轴，根据实验数据绘出v2-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，则验证了机械能守恒定律

误差分析（1）系统误差：因重物和纸带在下落过程中要克服阻力（空气阻

力、打点计时器阻力）做功，故重物动能的增加量ΔEk稍小于其重力

势能的减少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，这属于系统误差，改进的方法是调

整器材的安装，尽可能地减小阻力。（2）偶然误差：长度的测量，属于偶然误差。减小误差的方法是测

下落距离时都从O点测量，一次将各打点对应的下落高度测量完，或

者多次测量取平均值

02着眼“四翼”·探考点题型规律方法

【典例1】两组同学做“验证机械能守恒定律”实验。（1）甲组同学采用如图（a）所示的实验装置。①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是?。ABA.重物选用质量和密度较大的金属锤B.打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正C.精确测量出重物的质量D.先释放重物，再接通电源后

②在一次实验中，质量为m的重物自由下落，在纸带上打出一系

列的点，如图（b）所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、

B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知纸带

相邻两个点之间时间间隔为Δt。从打O点到打B点的过程中，重

物的动能增加量ΔEk＝；设这一过程中物体的

重力势能减少量为ΔEp，则应该有大小关系ΔEp（填

“大于”“等于”或“小于”）ΔEk，这是因为?。?大于见解析

③根据学过的匀变速直线运动的规律，利用图（b）中的纸带，

论证说明AC段的平均速度是否可以代替AC段时间中点B的瞬时

速度。??见解析

（2）乙组同学采用如图（c）所示的实验装置。实验前，将气垫导轨

调至水平，用天平称出托盘和砝码的总质量m，测出挡光条的宽

度为d，并将滑块移到图示位置，测出挡光条到光电门的距离为

l。释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。多次改变

光电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的l

与t值。

为验证机械能守恒定律，请写出该组同学还需要测量的物理量

是?，各物理量应满足的关系式

是?。答案：见解析

难点助攻?第（1）问的②中，因摩擦阻力做负功，结果必有ΔEp＞ΔEk。第（2）问中验证的是滑块和托盘、砝码组成的系统机械能守

恒，m、M都必须具体测量。

（1）注意区别是验证单物体的机械能守恒，还是系统的机械能守

恒，物体的质量是否一定要测出。（2）因阻力做负功，结果总有ΔEp＞ΔEk，如果g取10m/s2，将使结果

数值差别更大，故都按g＝9.8m/s2进行计算。易错排查（3）计算ΔEp和ΔEk的数值时，要注意题中有效数字位数的要求。

解析：（1）①重物选用密度较大的金属锤的目的是减小空气阻

力带来的相对误差，打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上

下对正，