验证机械能守恒定律实验创新题解析教学教材
备战高考物理实验专题复习《验证机械能守恒定律》(解析版)
《验证机械能守恒定律》一、实验题1.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一水平的气垫导轨，导轨上A点处有一滑块，其质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。
调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B点处与劲度系数为k的弹簧接触时小球恰好落地，测出每次弹簧的压缩量x，如果在B 点的正上方安装一个速度传感器，用来测定滑块到达B点的速度，发现速度v与弹簧的压缩量x成正比，作出速度v随弹簧压缩量x变化的图象如图乙所示，测得图象的斜率。
在某次实验中，某同学没有开启速度传感器，但测出了A、B两点间的距离为L，弹簧的压缩量为，重力加速度用g表示，则：滑块从A处到达B处时，滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为______，系统的重力势能减少量可表示为______，在误差允许的范围内，若则可认为系统的机械能守恒。
用题中字母表示在实验中，该同学测得，弹簧的劲度系数，并改变A、B间的距离L，作出的图象如图丙所示，则重力加速度______。
2.某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验．甲同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．纸带连续的计时点A、B、C、D至第1个点O的距离如图所示，已知重锤的质量为，当地的重力加速度为，从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为______J，重锤动能的增加量为__________J，从以上数据可以得到的结论是__________结果保留3位有效数字．乙同学利用上述实验装置测定当地的重力加速度．他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图所示的图线．由于图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，在实验的操作上其原因可能是__________乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g__________选填“大于”、“等于”或“小于”．丙同学用如图所示的气垫导轨装置来验证机械能守恒定律，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为、，滑块在气垫导轨上运动时空气阻力不计，为验证机械能守恒定律，还需测量的物理量是，机械能守恒的表达式为3.某研究生学习小组为了研究“两小球碰撞过程中动能的损失率”即碰撞中系统动能的损失与系统碰撞前初动能的比值，设计了如图所示的装置进行如下的实验操作：Ⅰ先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在木板上留下痕迹O；Ⅱ将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上得到痕迹B；Ⅲ然后把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从原固定位置由静止开始滚下与小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C：Ⅳ用天平测量a、b两小球的质量分别为、，用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的距离分别为、和．本实验中所选用的两小球质量关系为________填“”、“”或“”；用本实验中所测得的量表示，其表达式为________________．4.用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物块A、B，物块B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B的正下方。
专题35 验证机械能守恒定律(解析版)
2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题35 验证机械能守恒定律导练目标导练内容目标1教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理目标2新高考的改进创新实验一、教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理误差分析：1.减小测量误差:一是测下落距离时都从0点量起,依次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值。
mv n2必定2.误差来源:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量ΔE k=12稍小于重力势能的减少量ΔE p=mgh n,改进办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力。
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。
4.测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用v n=ℎn+1-ℎn-1,不能用v n=√2gℎn或v n=gt来计2T算。
【例1】某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）下列做法正确的有___________（填正确答案标号）：A．使用的电源是直流电源B．必须使用天平测出重物的质量C．必须使用秒表测量重物下落的时间D．释放纸带前，应让重物尽量靠近打点计时器（2）如图乙为选取的一条符合实验要求的纸带（部分纸带未画出），其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F、G均为连续的点。
已知打点周期为T，重力加速度为g。
①从纸带上直接测出各点间的距离，利用下列测量值能验证机械能守恒定律的有___________（填正确答案标号）；A ． OE 、OF 和OG 的长度B ． OA 和AC 的长度C ． OF 和FG 的长度D ． AC 、BF 和EG 的长度②若已知OF 的长度为1h ，EG 的长度为2h ，选取从O 点到F 点的过程来验证机械能守恒定律，请用题中所给的符号写出需要验证的表达式为：1gh =___________；（3） 某同学利用实验时打出的纸带，测量出了各计数点到起始点的距离h ，算出了各计数点对应的速度v ，然后以h 为横轴、v 2为纵轴作出了如图丙所示的图线，发现图线明显未过原点O ，其主要原因可能是___________（填正确答案标号）。
2025年高中物理复习配套课件含答案解析 实验七 验证机械能守恒定律
[解析] 小车通过光电门时的速度为 ;
（2）小车从释放到经过光电门的过程，系统重力势能减少量为______，动能的增加量为_ ________________；
甲
[解析] 小车从释放到经过光电门这一过程中，系统重力势能的减少量为；系统动能的增加量为 ;
第六单元 机械能
2025年高中物理复习配套课件含答案解析
实验七 验证机械能守恒定律
教材原型实验
拓展创新实验
教师备用习题
作业手册
一、实验目的
验证机械能守恒定律.
二、实验原理
通过实验，求出做自由落体运动的物体重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律.
考向三 实验过程的创新
例4 [2022·湖北卷] 某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验.一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图-甲所示.拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值 .改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程.根据测量数据在直角坐标系中绘制的 图像是一条直线，如图乙所示.
六、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，以减小摩擦阻力.2.重物应选用质量大、体积小、密度大的.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 ，不能用或 来计算.5.此实验中不需要测量重物的质量.
（4）经过测量计算后，某同学画出了如图丙所示的 图线，则图中表示重物动能随重物高度变化的图线为_______（选填“图线”或“图线 ”）.
机械能守恒定律说课稿 实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)
机械能守恒定律说课稿实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)在教学工作者实际的教学活动中，时常要开展说课稿准备工作，编写说课稿是提高业务素质的有效途径。
那么问题来了，说课稿应该怎么写？如下是勤劳的编辑给大家分享的实验验证《机械能守恒定律》的说课稿【优秀6篇】，欢迎阅读，希望对大家有所帮助。
能量守恒定律说课稿篇一一。
教学内容：第九节实验：验证机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源二。
知识要点：1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。
2.理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散。
通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。
三。
重难点解析：1.实验：验证机械能守恒定律实验目的：验证机械能守恒定律。
实验原理：通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。
若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律：△ep=△ek实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。
实验步骤：（1）如图所示装置，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。
（2）用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。
（3）从打出的几条纸带中挑选一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，记下一个点的位置o，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…，并量出各点到o点的距离h1、h2、h3…，计算相应的重力势能减少量，mgh。
如图所示。
（4）依步骤（3）所测的各计数点到o点的距离hl、h2、h3…，根据公式vn=计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。
计算相应的动能（5）比较实验结论：在重力作用下，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。
新教材2023年高中物理第8章机械能守恒定律5实验：验证机械能守恒定律课件新人教版必修第二册
则 Ep＝Ek＝12mv2＝12mk′2x2，
因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。
课堂达标检测
1．(2021·福建省福州格致中学高一月考)如图是用“落体法”验证 机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。(g取9.8 m/s2)
A．重锤的质量
B．重力加速度
C．重锤下落的高度
D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度
(2)有同学按以下步骤进行实验操作： A．用天平称出重锤和夹子的质量； B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提 住，且让手尽量靠近打点计时器； C．松开纸带，接通电源，开始打点。并如此重复多次，以得到几 条打点纸带； D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较 近处选择连续几个计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值； E．测出各点到O点的距离，即得到重锤下落的高度。 F．计算出 mghn 和12mv2n，看两者是否相等。
考点二 实验数据处理 典题2 在用落体法做“验证机械能守恒定律”的实验中，重锤
的质量为0.400 kg，取g＝10 m/s2，完成下列填空：(计算结果保留3位有 效数字)
(1)释放纸带前，重锤和手的合理位置是__C__；
图1
(2)正确操作后，选取的纸带如图2所示，图中O为起始点且速度为
零。A ～ G为纸带上的连续点，D、E、F与O的距离分别如图所示。已
知计时器的打点周期为0.02 s，由此可计算出物体下落到E时的速度vE＝ _3_._0_4___m/s；
(3)从O到E，重锤动能的增加量ΔEk＝__1_.8_5___J；重力势能的减少量 ΔEp＝___1_.9_5__J。
2020-2021学年物理人教版第二册教案：第8章5.实验：验证机械能守恒定律含解析
2020-2021学年新教材物理人教版必修第二册教案：第8章5.实验：验证机械能守恒定律含解析5.实验：验证机械能守恒定律实验目标：1.理解验证机械能守恒定律的原理。
会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量。
2。
能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施,减小实验误差。
3.树立实事求是的科学态度、培养认真严谨的科学精神。
一、实验思路1．实验目的(1)验证机械能守恒定律。
（2）进一步熟悉打点计时器（或光电门)的使用。
2．实验思路机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”,因此设计实验时要考虑满足这一条件的情形.情形1:自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件.情形2：物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直，对物体不做功,也满足机械能守恒的条件.二、物理量的测量根据重力势能和动能的定义，需要测量的物理量有物体的质量、物体所处位置的高度以及物体的运动速度.1．质量的测量:可用天平测量。
2．高度的测量：可用刻度尺测量.3．瞬时速度的测量（1)用打点计时器打下的纸带测量：测出打n点前、后相邻两段相等时间T内物体运动的距离x n 和x n＋1（或测出h n－1和h n＋1)，由公式v n＝错误!或v n＝错误!即可得到打n点时物体的瞬时速度，如图所示.说明：由匀变速直线运动的规律可知，物体某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。
(2）用光电门测量：遮光条通过光电门时的瞬时速度等于遮光条通过光电门时的平均速度，则根据遮光条的宽度l和遮光时间Δt，可以算出物体经过光电门时的速度v＝错误!.三、数据分析方法1：计算物体在选定位置上动能与势能的和是否满足错误!mv错误!＋mgh2＝错误!mv错误!＋mgh1 ①方法2：计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足错误!mv错误!－错误!mv错误!＝mgh1－mgh2 ②若在误差允许范围内，等式①（或②）满足，即可验证机械能守恒。
实验06 验证机械能守恒定律(解析版)
实验六 验证机械能守恒定律【实验要求】一、实验目的 验证机械能守恒定律． 二、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相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．三、实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根． 四、实验步骤1．安装置：按实验原理图将检查、调整好的打点计时器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次～5次实验．3．选纸带：(1)用mgh ＝12m v 2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离接近2 mm 的纸带．(2)用12m v 2B －12m v 2A ＝mg Δh 验证时，只要A 、B 之间的点迹清晰即可选用． 五、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【方法规律】一、验证方案方案一：利用起始点和第n 点计算．代入gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的范围内，gh n ＝12v 2n ，则验证了机械能守恒定律．方案二：任取两点计算1．任取两点A 、B 测出h AB ，算出gh AB . 2．算出12v 2B －12v 2A 的值． 3．如果在实验误差允许的范围内，gh AB ＝12v 2B －12v 2A，则验证了机械能守恒定律．方案三：图象法．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v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，绘出12v 2－h 图线，若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．二、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．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ΔE k ＝12m v 2n必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，改进办法是调整安装的器材，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．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．3．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝d n ＋1－d n －12T，不能用v n ＝2gd n 或v n ＝gt来计算．【考点剖析】考点一对实验原理和误差分析的考查例1、某同学安装如图甲的实验装置验证机械能守恒定律．(1)此实验中，应当是让重物做________运动，________(填“需要”或“不需要”)测出重物的质量．(2)打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，该同学选取如图乙所示的一段纸带，对BD段进行研究．求得B点对应的速度v B＝________m/s(保留两位有效数字)，若再求得D点对应的速度为v D，测出重物下落的高度为h BD，则还应计算________与________大小是否相等(填字母表达式)．(3)但该同学在上述实验过程中存在明显的问题．安装实验装置时存在的问题是_____________________________________________________________________；研究纸带时存在的问题是____________________________________________________________________，实验误差可能较大．【解析】(1)由实验原理知，应让重物在松开手后做自由落体运动；根据机械能守恒，mgΔh＝12m(v22－v21)，整理后，得gΔh＝12(v22－v21)，所以，不需要测量质量．(2)B点速度等于AC段的平均速度，v B＝AC2T＝0.19 m/s；根据实验原理知，还应计算12(v2D－v2B)与gh BD，看两者大小是否相等．(3)重物距离桌面太近，会落到桌面上；B、D间时间间隔太短，实验误差较大．【答案】(1)自由落体不需要(2)0.1912(v2D－v2B)gh BD(3)重物会落在桌面上(或“纸带打点过短”等与此类似的答案)B、D两点间时间间隔过短考点二 对实验数据处理的考查例2、用如图甲所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1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．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(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则：(结果均保留两位有效数字)甲乙(1)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝________m/s ；(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔE k ＝________J ，系统势能的减少量ΔE p ＝________J ；(取当地的重力加速度g ＝10 m/s 2)(3)若某同学作出12v 2－h 图象如图丙所示，则当地的重力加速度g ＝________m/s 2.丙【解析】 (1)v 5＝(21.60＋26.40)×10－20.1×2m/s ＝2.4 m/s.(2)ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 2－0≈0.58 JΔE p ＝m 2gh －m 1gh ＝0.60 J.(3)由(m2－m1)gh＝12(m1＋m2)v2知v22＝(m2－m1)ghm1＋m2即图象的斜率k＝(m2－m1)gm1＋m2＝5.821.20解得g＝9.7 m/s2.【答案】(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7例3、某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如下，当有不透光的物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．所用的光电门传感器可测得最短时间为0.01 ms.将挡光效果好、宽度为d＝3.8×10－3m的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δt i，与图中所示的高度差Δh i，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示．(取g＝9.8 m/s2，注：表格中M为直尺质量)d(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用v i ＝dΔt i求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：_______________________________________________________________.(2)请将表格中数据填写完整．(3)通过实验得出的结论是：__________________________________________________________. (4)根据该实验请你判断下列ΔE k －Δh 图象中正确的是________．【解析】 (2)v ＝d t ＝3.8×10－30.90×10－3m/s ＝4.22 m/s ，Mg Δh ＝9.8×0.41M ＝4.02M .(3)从表中数据可知，在误差范围内，动能的增加量与重力势能的减少量相等． (4)由ΔE k ＝Mg Δh ，则动能的变化与高度成正比，C 正确． 【答案】 (1)极短时间内平均速度近似等于瞬时速度 (2)4.22 4.02M(3)在误差范围内重力势能减少量等于动能的增加量 (4)C【模拟演练】1．关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是( )A ．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B ．实验时需称出重物的质量C ．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm ，则无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D ．处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法【解析】选D.A 选项中，纸带过短，长度测量的相对误差较大，故A 错误；由12m v 2＝mgh 知，只需验证12v 2＝gh 即可，不必测重物质量，故B 错误；对C 选项中的纸带，可选点迹清晰、距离合适的任意两点M 、N ，通过计算ΔE k ＝12m v 2N －12m v M 2与mghMN 比较，实验误差不一定大，故C 错误；由于自由落体加速度较大，因此除去1、2两点距离可能很小，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm ，用毫米刻度尺测量完全可以，不必采用“计数点”法，故D 正确．【答案】D2．利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，正确的是( )A ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt 计算出瞬时速度vB ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝2gh 计算出瞬时速度vC ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v 22g计算出高度hD ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v【解析】选D.在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做g ，只能把它当做未知的定值，所以正确方案只有D 项．【答案】D3．用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．(1)下列物理量需要测量的是________，通过计算得到的是________(填写代号)． A ．重锤质量 B ．重力加速度 C ．重锤下落的高度D ．与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量为m 、打点计时器的打点周期为T 、重力加速度为g .图乙是实验得到的一条纸带，A 、B 、C 、D 、E 为相邻的连续点．根据测得的x 1、x 2、x 3、x 4写出重锤由B 点到D 点势能减少量的表达式________，动能增量的表达式________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是________(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量．【答案】(1)C D (2)mg (x 3－x 1)mx 4(x 4－2x 2)8T 2小于4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，使质量m ＝200 g 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O 为纸带下落的起始点，A 、B 、C 为纸带上选取的三个连续的点．已知打点计时器每隔T ＝0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g ＝9.8 m/s 2，那么(1)计算B 点的瞬时速度时，甲同学采用v 2B ＝2gx OB ，乙同学采用v B ＝x AC2T ，其中________(选填“甲”或“乙”)同学所选择的方法更符合实验的要求．(2)在计算重力势能时，关于重力加速度g 的数值，丙同学用当地的实际重力加速度代入，丁同学通过对纸带上的数据进行分析计算，用纸带下落的加速度代入，其中________(选填“丙”或“丁”)同学的做法是正确的．(3)某同学想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受到的阻力，他先算出纸带下落的加速度，进而算出阻力f ＝________N ．(保留一位有效数字)【解析】由该实验的原理可知，实验中的速度不能用自由落体运动规律来计算，因此乙同学的方法更符合实验要求．由于要验证机械能守恒定律，因此要代入当地的重力加速度，而不是纸带的加速度，所以丙同学的做法正确；由牛顿运动定律结合纸带中得到的实际加速度可以计算出阻力．【答案】(1)乙 (2)丙 (3)0.065．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g ＝9.80 m/s 2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律；(2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k ＝________J(结果取三位有效数字)；(3)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及物体下落的高度h ，则以v 22为纵轴，以h 为横轴画出的图象是如图中的________．【解析】(1)由题中所给数据，只可求出B 点的速度，故选取OB 段来验证机械能守恒定律． (2)ΔE p ＝mg ·OB ＝1.00×9.80×0.192 0 J ＝1.88 JΔE k ＝12m v 2B ＝12×1.00×⎣⎢⎡⎦⎥⎤(23.23－15.55)×10－22×0.022J ＝1.84 J. (3)由mgh ＝12m v 2得：v 22∝h ，故A 正确．【答案】(1)B (2)1.88 1.84 (3)A6．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A 、B ，滑块P 上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A 、B 时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U 随时间t 变化的图象．(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt 1________Δt 2(填“>”、“＝”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平．(2)用游标卡尺测遮光条宽度d ，测量结果如图丙所示，则d ＝________mm.(3)滑块P 用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q 相连，钩码Q 的质量为m .将滑块P 由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt 1、Δt 2和d 已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出________和________(写出物理量的名称及符号)．(4)若上述物理量间满足关系式________________________________________________________ ____________________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．【解析】(1)导轨水平时，滑块做匀速运动，Δt 1＝Δt 2. (2)d ＝5 mm ＋0×0.1 mm ＝5.0 mm.(4)滑块通过光电门的速度为v 1＝d Δt 1，v 2＝d Δt 2，M 、m 组成的系统机械能守恒，则mgL ＝12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫d Δt 22－12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫d Δt 12. 【答案】(1)＝ (2)5.0 (3)滑块质量M 两光电门间距L11 (4)mgL ＝12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫d Δt 22－12(M ＋m )⎝⎛⎭⎫d Δt 12。
(安徽专用)高考物理一轮复习 验证机械能守恒定律教学实验(含解析)
实验7：验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律。
二、实验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，但总的机械能守恒。
若物体从静止开始下落，下落高度为h 时的速度为v ，恒有mgh ＝12mv 2。
故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能守恒定律。
测定第n 点的瞬时速度的方法是：测出第n 点相邻的前、后两段相等时间间隔T内下落的高度x n －1和x n ＋1(或用h n －1和h n ＋1)，然后由公式v n ＝x n ＋1＋x n －12T 或由v n ＝h n ＋1－h n －12T可得v n (如图所示)。
三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器与低压交流电源(或电火花打点计时器)、重物(带纸带夹子)、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺。
四、实验步骤1．安装器材：如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源相连，此时电源开关应为断开状态。
2．打纸带：把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，待计时器打点稳定后再松开纸带，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)纸带。
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 ＝12mv 2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带，若1、2两点间的距离大于2 mm ，这是由于打点计时器打第1个点时重物的初速度不为零造成的(如先释放纸带后接通电源等错误操作会造成此种结果)。
这样第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选。
(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 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，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可以选用。
高中物理教案-《验证机械能守恒定律实验》创新设计-“衡水赛”一等奖
《验证机械能守恒定律实验》创新设计一、实验教学目标（一）知识与技能（1）理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量。
（2）会使用数字计时器，会利用光电门测物体瞬时速度。
（3）能正确进行实验操作，根据实验数据的分析得出结论。
（4）能定性分析产生误差的原因，并采取相应措施减小误差。
（二）过程与方法通过验证机械能守恒定律体验验证过程与物理学的研究方法。
（三）情感态度与价值观通过亲自实践，培养学生观察和实践能力，培养学生实事求是的态度和正确的科学观。
（四）重难点分析重点：掌握机械能守恒定律的实验原理。
难点：验证机械能守恒定律的误差分析及减小误差的方法。
二、实验创新--内容和方法设计（一）教材实验分析在人教版物理教材中，这个实验的方案是利用打点计时器、重锤、铁架台等器材完成的（如右图）。
实验时让重锤连接纸带穿过打点计时器做自由落体运动，通过纸带上的点测量和计算出下落高度和相应瞬时速度，得到这个过程中减少的重力势能和增加的动能，验证两者是否相等，以此验证机械能守恒。
该实验原型的不足之处有：1、实验器材多，安装较复杂，若作为课堂演示实验，可视性不强。
2、从以往的经验看，学生实验时常见问题主要有纸带难以控制竖直方向导致摩擦较大，纸带上打出的点迹不清晰，测量距离存在偶然误差，因此利用纸带上的点计算瞬时速度存在较大误差。
3、装置只能验证单个物体机械能守恒，无法验证系统机械能守恒，不具有普遍性和说服力。
为了解决这些问题，我设计了如下两个实验方案。
（二）实验创新设计（1）用“摆”验证机械能守恒定律(课堂演示)（实验装置示意图及实物图如下）①方法及内容设计：将一张标有刻度的白纸钉在木板上，I 和Ⅱ位置固定两个光电门连接计时器，计时器测得摆依次通过两个光电门的挡光时间。
摆进行了改造，用一根长圆柱代替摆球，因为摆球难以控制其球心通过光电门中心，而长圆柱就就能很好地解决这个问题。
圆柱的直径由游标卡尺测出，这样就可以求出摆依次经过两个光电门的瞬时速度)(遮光时间（圆柱直径）t d v 。
实验：验证机械能守恒定律(教学课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
3.由导轨标尺读出两光电门中心
间的距离s；
4.将滑块移至光电门1左侧某处，
待砝码静止时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
二、实验步骤
5.从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电
门2所用的时间Δt1和Δt2；
6.用天平称出滑块和挡光条的总质量M，
一、实验原理及思路
O
【原理】物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械
能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。
【思路】若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为
h
m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允
许范围内，若有 1 mv 2 mgh 即验证了机械能守恒定律。
2
还有没有其他思路呢？
2
2
较它们的机械能EA和EB。若以点B为0势能点，则有：
EKA＋mgΔh＝
EKB
五、问题与探究
问题4：如何测物体的瞬时速度?
1
xvA(2t) a(2t)2
2
x
vAC
vA at
2t
vC
v B v A at
vB
vB vAC
vA
做匀变速运动的纸带上
0
v
t
某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。
课堂练习
(3)根据(1)、(2)计算，在误差允许范围内，从起点O到打下B点过程中，你
重锤下落过程中机械能守恒
得到的结论是_________________________.
【解析】在误差允许范围内，由于重锤重力势能
减小量等于重锤动能的增加量，重锤下落的过程
中机械能守恒;
第24讲 实验：验证机械能守恒定律(讲义)(解析版)—2025年高考物理一轮复习讲(新教材新高考)
第24讲实验：验证机械能守恒定律目录01、考情透视，目标导航02、知识导图，思维引航 (2)03、考点突破，考法探究 (2)考点一教材原型实验 (2)知识点一、原理与操作 (3)知识点二、数据处理方法 (3)知识点三、实验细节 (3)知识点四、误差分析 (4)考向洞察 (4)考向1质量是否需要测量 (4)考向2 图像斜率的物理意义分析 (6)考点二拓展创新实验 (8)考点三 拓展实验——含弹簧的机械能守恒 (12)04、真题练习，命题洞见 (15)考点一 教材原型实验知识点一、原理与操作(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，且靠近计时器处释放。
(3)打纸带：让重物自由下落，纸带上打下一系列小点。
(4)选纸带：点迹清晰，且所选用的点在同一条直线上。
(5)求速度：应用v n ＝h n ＋1－h n －12T，不能用v n ＝ 2gh n 或v n ＝gt n 计算。
知识点二、数据处理方法1．应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。
(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直，接通电源，待打点计时器工作稳定后再松开纸带。
3．测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60～80 cm之间。
计算，否则犯了用机械能守恒定律验证机械能是否守恒的错误。
知识点四、误差分析考向1质量是否需要测量若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为下落至此光电门中心时的动能增加量ΔE k＝________，重力势能减小量ΔE p＝的图像，如图(b)所示。
实验06 验证机械能守恒定律(解析版)
实验六 验证机械能守恒定律（解析版）1.实验原理(1)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 ,则重力势能的减少量为mgh ,动能的增加量为12mv 2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。
(2)计算点n 速度的方法:测出点n 与相邻前后点间的距离x n 和x n+1,如图所示,由公式v n =x n +x n+12T或v n =ℎn+1-ℎn -12T算出。
2.实验器材铁架台(含铁夹),打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,导线,毫米刻度尺,重物(带纸带夹)。
3.实验步骤(1)安装置:将检查、调整好的打点计时器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:分两种情况说明①用12m v n 2=mgh n 验证时,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2 mm 的纸带。
若1、2两点间的距离大于2 mm,这是由先释放纸带,后接通电源造成的,这样,第1个点就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选。
②用12m v B 2-12m v A 2=mg Δh 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,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了,只要后面的点迹清晰就可选用。
4.数据分析方法一:利用起始点和第n 点计算。
代入gh n 和12v n 2,如果在实验误差允许的情况下,gh n =12v n 2,则验证了机械能守恒定律。
方法二:任取两点计算。
(1)任取两点A 、B ,测出h AB ,算出gh AB ; (2)算出12v B 2-12v A 2的值;(3)在实验误差允许的情况下,若gh AB=12v B2-12v A2,则验证了机械能守恒定律。
8.10实验验证机械能守恒定律(创新)高一物理学与练(人教版2019)
8.10 实验：验证机械能守恒定律（创新）（一）课前研读课本，梳理基础知识：一、速度测量方法的创新从测量纸带上各点速度→⎩⎪⎨⎪⎧由光电门测速度由频闪照片测速度由平抛运动测速度二、研究对象的创新从单个物体创新为两个物体组成的系统，验证系统在某一过程机械能守恒． 三、实验目的的创新由机械能守恒定律测量弹簧的弹性势能，测重力加速度． （二）即时练习：【小试牛刀1】为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m ，球心到悬挂点的距离为L ，小球释放的位置到最低点的高度差为h ，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中F m 是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g ，请回答以下问题：(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔE p ＝________，动能的增加量ΔE k ＝________。
(均用题中所给字母表示)(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：________________________________________。
(3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球。
答案 (1)mgh（F m －mg ）L2(2)空气阻力做负功，机械能有损失 (3)较大解析 (1)小球第一次摆动至最低点的过程，重心下降了h ，则重力势能的减少量为 ΔE p ＝mgh 。
小球第一次摆动至最低点，初速度为零，最低点速度为v m ，由牛顿第二定律有 F m －mg ＝m v 2mL而动能的增加量为 ΔE k ＝12m v 2m－0联立解得ΔE k ＝（F m －mg ）L2。
(2)根据F －t 图像可知小球做周期性的摆动每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力逐渐变小，说明经过最低点的最大速度逐渐变小，则主要原因空气阻力做负功，导致机械能有损失。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
验证机械能守恒定律实验创新题解析
验证机械能守恒定律实验创新题解析
源于课本而高于课本，注重求新求变求异，重视创新性的改造与拓展，是近年来高考实验命题的一大趋势。
现列举三个近年考查“验证机械能守恒定律实验”的创新题，供学习参考.
一、用新装置验证旧结论
题1. 如图1所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1>m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律.
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有 .
①物块的质量m1、m2；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；
④绳子的长度.
（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；
③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块的质量之差要尽可能小.
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 .
（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议： .
解答：（1）依实验目的，本实验需要测量的物理量有：两物块质量m1、m2，物块下落或上升的高度h，对应时刻两物块运动速度大小v；因两物块均从静止开始作匀加速直线运动，则有·t，故有. 所以直接测量的物
理量是：①②或①③.
（2）对提高实验结果准确程度有作用的建议是：①③.
（3）对实验结果准确程度有益的其他建议有：对运动同一高度所需时间进行多次测量取其平均值；选取受力后相对伸长量尽量小的绳；尽量减少绳与滑轮的摩擦；尽量减少滑轮与轴的摩擦；选用质量轻的小滑轮；物块A和B要选用密度大的金属等等.
评析：本实验是用新装置（细绳定滑轮连接体模型）验证旧结论（机械能守恒定律），源于教材而远高于教材. 其新颖之处有二：一是从课本实验验证一个物体机械能守恒，拓展到两个物体系统的机械能守恒，并且实验器材、实验方法、物理量的测定、实验条件控制和实验误差分析，与课本相应实验相比有了较大深化与拓展；二是问题设计及答案具有探究性、开放性与发散性. 如需要直接测量的物理量，可以是①②，也可以是①③. 其中“写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议”，提问开放度较高，只要合理可行的均可给分. 这是近年高考实验题的考查方向.
二、用旧装置验证新结论
题2. 某同学利用如图2所示的实验装置验证机械能守恒定律. 弧形轨道末端水平，离地面的高度为H. 将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2= （用H、h表示）.
2.62
3.89 5.20 6.53 7.78
请在图3的坐标纸上作出关系图.
（3）对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已画出），自
同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率（填“小于”或“大于”）理论值.
（4）从关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认
为造成上述偏差的可能原因是 .
解答：（1）设钢球离开轨道末端的速度为v，若轨道完全光滑，则有
. 钢球离开轨道后做平抛运动，则有. 整理可得：
s2=4Hh.
（2）实验数据作出的关系图如图4所示.
（3）由图4可知，高度h一定，平抛水平位移s2的实际值小于理论值，故钢球平抛的速率小于理论值.
（4）钢球速率出现偏差的可能原因，一是轨道粗糙存在摩擦；二是钢球除了平动还要转动，存在转动的动能. 故答案为：摩擦，转动（回答任一合理答案即可）.
评析：本实验是用旧装置（探究平抛运动的斜槽装置）验证新结论（机械能守恒定律），问题情景既熟悉又陌生. 其可圈可点之处：一是对斜槽装置“探究平抛运动”实验的功能的深化与拓展，难度适中、灵活性强，有较好区分度；二是重点突出对实验原理与方法、图象法处理数据、误差分析能力等较高层面上的考查. 三是问题（4）的答案具有开放性与探究性.
三、用新装置验证新结论
题3. 由理论分析可得，弹簧的弹性势能公式为（式中k为弹簧的劲
度系数，x为弹簧的形变量）. 为验证这一结论，A、B两位同学设计了如下的实验：
①首先他们都进行了图5甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长量为d；
②A同学完成步骤①后，接着进行了如图5乙所示的实验：将这根弹簧竖直的固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧；拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得弹簧的压缩量为x时，小铁球上升的最大高度为H.
③B同学完成步骤①后，接着进行了如图8丙所示的实验. 将这根弹簧放在一光滑水平桌面上，一端固定在竖直墙上，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L.
（1）A、B两位同学进行图5甲所示实验的目的是为了确定物理量：，用m、d、g表示所求的物理量： .
（2）如果成立，那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式
是：x= ；B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：x= .
解析：（1）目的是测量弹簧的劲度系数k. 当小球处于静止时，有
，可得
（2）A同学的实验：将弹簧压缩x后释放小球，到小球上升高度H，根据
机械能守恒可得，可解得
B同学的实验：将弹簧压缩x后释放小球，有
小球离开桌面后，以速度v0做平抛运动，有和
解以上三式可得
评析：这三道考题可以代表近年及今后的高考考查方向，情境与结果（或原理）的新旧配合，考查了学生灵活应用所学知识的能力，同学们在练习中多
揣摩命题人意图、根据已知信息整合我们的知识建立联系是我们解答这类问题的关键.。