最新高考物理一轮复习课件：实验六
高中物理(人教)一轮复习课件：第五章 能量和动量 实验六 验证机械能守恒定律
(2)利用12v2-h 图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守 恒，mgh＝12mv2，即12v2＝gh，所以以12v2 为纵轴，以 h 为 横轴，画出的图线应是过原点的倾斜直线。那么12v2-h 图线 的斜率就等于重力加速度 g。 答案：(1)BCD (2)过原点的倾斜直线 重力加速度
2. (2016·北京高考)利用如图甲装置做“验证机
A．交流电源
B．刻度尺
C．天平(含砝码)
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条 纸带。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。已知当地重力加速度 为 g，打点计时器打点的周期为 T。设重物的质量为 m。从打 O 点到打 B 点的过程中，重物的重力势能变化量 ΔEp＝ ____________，动能变化量 ΔEk＝__________。
4．(2017·淮安月考)用自由落体验证机械能守恒定律，器材 安装如图甲。
(1)请指出图甲中的错误及不妥之处(至少写出两处)： ①_____________________________________________； ②___________________________________________。
实验六 验证机械能守恒定律
一、实验目的 验证机械能守恒定律。
二、实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器 、学生电源(交流 4～6 V)、
纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、 重物 (带纸带夹)。
突破点(一) 实验原理与操作
[典例 1] 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的 实验中，电源的频率为 50 Hz，依次打出的点为 0,1,2,3,4，…， n。则：
(2)在验证机械能守恒定律的实验中，若以12v2 为纵轴，以 h 为 横轴，根据实验数据绘出12v2-h 的图像应是________才能验证 机械能守恒定律。12v2-h 图像的斜率等于________的数值。
高考物理大一轮复习 第五章 实验六 验证机械能守恒定律讲义(含解析)教科版-教科版高三全册物理教案
实验六 验证机械能守恒定律1．实验目的验证机械能守恒定律． 2．实验原理(如图1所示)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．图13．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)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，且第1、2两点间距离接近2mm 的纸带(电源频率为50Hz)．②用12mv B 2－12mv 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． 1．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 ＝12mv n 2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．2．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v n ＝h n ＋1－h n －12T，不能用v n ＝2gh n 或v n＝gt 来计算． 3．验证方案方案一：利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv n 2，如果在实验误差允许的范围内，mgh n 和12mv n 2相等，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mgh AB . (2)算出12mv B 2－12mv A 2的值．(3)在实验误差允许的范围内，若mgh AB ＝12mv B 2－12mv A 2，则验证了机械能守恒定律．方案三：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v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据作出12v 2－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．命题点一 教材原型实验例1 (2018·广东省湛江市第二次模拟)如图2所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50Hz.图2(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________． A ．精确测量出重物的质量 B ．两限位孔在同一竖直线上C ．重物选用质量和密度较大的金属锤D ．释放重物前，重物离打点计时器下端远些(2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图3所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O 点为纸带上打出的第一个点．图3①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________． A ．OA 、OB 和OG 的长度 B ．OE 、DE 和EF 的长度 C ．BD 、BF 和EG 的长度 D ．AC 、BF 和EG 的长度②用刻度尺测得图中AB 的距离是1.76cm ，FG 的距离是3.71cm ，则可得当地的重力加速度是________m/s 2.(计算结果保留三位有效数字) 答案 (1)BC (2)①BD ②9.75解析 (1)因为在实验中比较的是mgh 、12mv 2的大小关系，故m 可约去，不需要测量重物的质量，对减小实验误差没有影响，故A 错误．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，实验装置中两限位孔必须在同一竖直线上，从而减小实验误差，故B 正确．实验供选择的重物应该选相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C 正确．释放重物前，为更有效地利用纸带，重物离打点计时器下端近些，故D 错误． (2)①当知道OA 、OB 和OG 的长度时，无法算出任何一点的速度，故A 不符合题意；当知道OE 、DE 和EF 的长度时，利用DE 和EF 的长度可以求出E 点的速度，从而求出O 点到E 点的动能变化量，知道OE 的长度，可以求出O 点到E 点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故B 符合题意；当知道BD 、BF 和EG 的长度时，由BD 、BF 的长度可以求出E 点的速度，但无法求出G 点的速度，故无法求出E 点到G 点的动能变化量，故C 不符合题意；当知道AC 、BF 和EG 的长度时，可以分别求出B 点和F 点的速度，从而求B 到F 点的动能变化量，知道BF 的长度，可以求出B 点到F 点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故D 符合题意．②根据Δh ＝gt 2，解得g ＝FG －AB 5T 2＝3.71－1.765×0.022×10－2m/s 2＝9.75 m/s 2. 变式1 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05s 闪光一次，如图4所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表．(当地重力加速度取9.8m/s 2，小球质量m ＝0.2kg ，结果保留3位有效数字)图4时刻 t 2t 3t 4t 5速度(m·s －1)4.994.483.98(1)由频闪照片上的数据计算t 5时刻小球的速度v 5＝________m/s ；(2)从t 2到t 5时间内，重力势能的增加量ΔE p ＝____J ，动能的减少量ΔE k ＝________J ； (3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，即验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p ________(选填“>”“<”或“＝”)ΔE k ，造成这种结果的主要原因是_________________________________________________________________________________. 答案 (1)3.48 (2)1.24 1.28 (3)< 存在空气阻力 解析 (1)v 5＝16.14＋18.662×0.05×10－2m/s ＝3.48 m/s.(2)重力势能的增加量ΔE p ≈mg Δh ，代入数据可得ΔE p ≈1.24J，动能减少量为ΔE k ≈12mv 22－12mv 52，代入数据可得ΔE k ≈1.28J. (3)由计算可得ΔE p <ΔE k ，主要是由于存在空气阻力．命题点二 实验创新类型1 实验装置的创新例2 (2018·广东省东莞市上学期期末质检)某同学利用如图5甲所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．图5(1)用10分度游标卡尺测量遮光条宽度d 如图乙所示，遮光条宽度d ＝________mm. (2)实验时要调整气垫导轨水平，不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间．以下能够达到调整气垫导轨水平的措施是________(选填相应选项前的符号) A ．调节旋钮P 使轨道左端升高一些 B ．遮光条的宽度增大一些 C ．滑块的质量增大一些D ．气源的供气量增大一些(3)调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验，测出光电门1、2间的距离L .遮光条的宽度d ，滑块和遮光条的总质量M ，钩码质量m .由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t 1、t 2，则遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式v 1＝________；验证系统机械能守恒定律成立的表达式是________(用题中的字母表示，当地重力加速度为g )． 答案 (1)3.8 (2)A(3)d t 1 mgL ＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12－12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22解析 (1)游标卡尺读数为3mm ＋8×0.1mm＝3.8mm.(2)遮光条通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．滑块做加速运动，也就是左端低，右端高．能够达到调整气垫导轨水平的措施是调节旋钮P 使轨道左端升高一些，故答案是A.(3)遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式v 1＝dt 1，遮光条通过光电门2时的瞬时速度的表达式v 2＝d t 2，滑块从光电门2运动到光电门1的过程中，滑块和遮光条及钩码整体动能的增加量是12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12－12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22滑块从光电门2运动到光电1的过程中，钩码重力势能的减少量是mgL 验证系统机械能守恒定律成立的表达式是mgL ＝12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12－12(M ＋m )⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22.类型2 实验方案的创新例3 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图6甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m 的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t ，用d 表示A 点到光电门B 处的距离，b 表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B 点时的瞬时速度，实验时滑块在A 处由静止开始运动．图6(1)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g 表示，滑块从A 处到达B 处时m 和M 组成的系统动能增加量可表示为ΔE k ＝_________，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p ＝________，在误差允许的范围内，若ΔE k ＝ΔE p ，则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示)(2)在上述实验中，某同学改变A 、B 间的距离，作出的v 2－d 图像如图乙所示，并测得M ＝m ，则重力加速度g ＝________m/s 2.答案 (1)M ＋m b 22t 2(m －M 2)gd (2)9.6 解析 (1)系统动能增加量可表示为ΔE k ＝12(M ＋m )v B 2＝M ＋m b 22t 2，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p ＝mgd －Mgd sin30°＝(m －M2)gd . (2)根据机械能守恒可得(m －M2)gd ＝12(M ＋m )v 2，即g ＝2v 2d ，代入数据得g ＝9.6m/s 2.变式2 用如图7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)，所用电源的频率为50Hz.已知m 1＝50g 、m 2＝150g ．则：(结果均保留两位有效数字)图7(1)在纸带上打下计数点5时的速度v 5＝________m/s ；(2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量ΔE k ＝________J ，系统重力势能的减少量ΔE p ＝________J ；(当地的重力加速度g 取10m/s 2)(3)若某同学作出12v 2－h 图像如图丙所示，则当地的重力加速度g ＝________m/s 2.答案 (1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.7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 52－0≈0.58J，ΔE p ＝m 2gh 5－m 1gh 5＝0.60J.(3)由(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 2，知v 22＝m 2－m 1gh m 1＋m 2，即图线的斜率k ＝m 2－m 1g m 1＋m 2＝5.821.20m/s 2，解得g ＝9.7m/s 2.命题点三 实验拓展——探究弹簧的弹性势能例4 (2018·河南省洛阳市上学期期中)某实验小组利用如图8甲所示的实验装置，探究轻质弹簧的弹性势能与形变量的关系，光滑水平桌面距地面高为h ，一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m 的小钢球接触，弹簧处于原长时，将小球向左推，压缩弹簧一段距离后由静止释放，在弹簧弹力的作用下，小球从桌子边缘水平飞出，小球落到位于水平地面的复写纸上，从而在复写纸下方的白纸P 点留下痕迹．(已知重力加速度为g )图8(1)实验测得小球的落点P 到O 点的距离为l ，那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能E p 与h 、l 、mg 之间的关系式为________________；(2)改变弹簧压缩量进行多次实验，测量数据如下表所示，请在图乙坐标纸上作出x －l 图像.p x 之间的关系式为________．答案 (1)E p ＝mgl 24h(2)见解析图(3)x ＝0.04l E p ＝625mgx24h解析 (1)小球从桌子边缘水平飞出，做平抛运动，有h ＝12gt 2，l ＝v 0t ；将小球向左推压缩弹簧，由机械能守恒可得E p ＝12mv 02，联立得E p ＝mgl 24h；(2)根据给出的数据利用描点法可得出对应的图像如图所示(3)由图像得出x 与l 的关系式为x ＝0.04l ，由实验得到弹簧弹性势能E p 与弹簧压缩量x 之间的关系式为E p ＝mgl 24h ＝625mgx 24h.。
2022届高考物理一轮复习 第20讲 实验六：探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系 课件
第二十讲 实验六：探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系1.实验仪器向心力演示器2.实验思路采用控制变量法(1)在小球的质量和角速度不变的条件下，改变小球做圆周运动的半径。
(2)在小球的质量和圆周运动的半径不变的条件下，改变小球的角速度。
(3)换用不同质量的小球，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
3.数据处理：分别作出F n －ω2、F n －r 、F n －m 的图像。
4.实验结论(1)在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成______。
(2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成______。
(3)在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成______。
正比正比正比考点一 定性探究影响向心力大小的因素【典例1】 (2020·山东邹城市一中月考)如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。
同学们用细绳系一个小沙袋在空气中甩动，使小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
(1)下列说法中正确的是________。
A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大(2)如图，绳上离小沙袋重心40 cm处打一个绳结A, 80 cm处打一个绳结B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：操作一：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结B，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动2周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结A，再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动________有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与________有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与________有关。
【高考第一轮复习物理】六、实验：用打点计时器测速度
了解打点计时器的结构、原理及使用方法．会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据．1．打点计时器⑴电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。
当接通6 V以下低压交流电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。
⑵电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。
当接通220 V 交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。
当电源频率为50 Hz 时，它也是每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02 s。
⑶电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。
⑷打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
说明：电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，打点的时间间隔都是0.02 s，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。
电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图乙所示。
2．原理及使用电火花计时器 电磁打点计时器 工作电压 220 V 交流电 6 V 交流电 打点方式 周期性产生电火花振针周期性上下振动测量速度的原理跟运动物体边在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移△x 。
打两个点的时间可用s n t 02.0)1(⨯-=∆求得，则平均速度tx v ∆∆=，当△t 很短时，可以认为tx ∆∆为t 时刻的瞬时速度。
【实验器材】打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．【实验步骤】1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面．2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V 的低压交流电源上．3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点． 4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n 个点，那么n 个点的间隔数为n －1个，则纸带的运动时间Δt ＝(n －1)×0.02 s.5．用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx .6、利用公式tx v ∆∆=-计算出纸带在这段时间内的平均速度。
实验六 探究向心力大小与质量、角速度和半径之间的关系--2025版高考总复习物理
第4章 抛体运动与圆周运动
题型二 创新拓展实验 角度1 实验器材创新 例3 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半 径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周 运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同 学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关 系：
1∶4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之
比为________。
A．1∶4
B．4∶1
C．1∶2
D．2∶1
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第4章 抛体运动与圆周运动
解析：(1)变速轮塔半径不同，两轮转动的角速度不同，两球的角速度不 同，A、B 两球的质量相等、转动半径相同；则图中所示是在研究向心力 的大小 F 与角速度 ω 的关系。故 B 项正确，A、C 项错误。 (2)A、B 两球的质量相等、转动半径相同，两个小球所受向心力的比值为 1∶4，据 F＝mrω2 可得，两球转动的角速度之比为 1∶2。变速轮塔用皮 带连接，轮塔边缘上点的线速度大小相等，据 r＝ωv 可得，与皮带连接的 变速轮塔相对应的半径之比为 2∶1，故 D 项正确，A、B、C 项错误。
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第4章 抛体运动与圆周运动
(1)用秒表记录小钢球运动 n 圈的总时间为 t，那么小钢球做圆周运动时 4π2n2
需要的向心力表达式为 Fn＝_m___t_2 __r_。 (2)通过刻度尺测得小钢球轨道平面距悬点的高度为 h，那么小钢球做圆
r 周运动时外力提供的向心力表达式为 Fn＝__m_g_h____。 (3)改变小钢球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示nt22与 h 的
后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两
新课标2023版高考物理一轮总复习第六章动量动量守恒定律第5讲实验：验证动量守恒定律课件
3．实验：小车B静止，接通电源，让小车A运动，碰撞时撞针插入橡皮泥中，两 小车连接成一个整体运动。
4．改变条件重复实验：①改变小车A的初速度；②改变两小车的质量。 [数据处理]
1．小车速度的测量：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由 v＝ΔΔxt 计算。 2．验证的表达式：m1v1＝(m1＋m2)v2。
[数据处理] 1．滑块速度的测量：v＝ΔΔxt ，式中 Δx 为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，
也可直接测量)，Δt 为光电计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。 2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
方案(二) 利用等长摆球完成一维碰撞实验 [实验器材] 带细线的摆球(两套，等大不等重)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、 胶布等。 [实验步骤] 1．测质量和直径：用天平测出小球的质量m1、m2，用游标卡尺测出小
[关键点拨] (1)螺旋测微器在读数时，注意半格线是否已经露出。 (2)表示系统动量守恒的关系式时，注意两遮光板的宽度相同。
二、创新考法不失分 创新角度(一) 实验目的的创新 1．如图甲所示，冲击摆是一个用细线悬挂着的摆块，弹丸击中摆块时陷入摆块 内，使摆块摆至某一高度，利用这种装置可以测出弹丸的发射速度。
球的直径d。 2．安装：把小球用等长悬线悬挂起来，并用刻度尺测量悬线长度l。 3．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。 4．测角度：用量角器测量小球被拉起的角度和碰撞后两小球摆起的角度。 5．改变条件重复实验：①改变小球被拉起的角度；②改变摆长。
[数据处理] 1．摆球速度的测量：v＝ 2gh，式中 h 为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，
步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将 刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示。
2025年高考物理总复习实验六验证机械能守恒定律
实验六验证机械能守恒定律知识巩固练1.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6 V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50 Hz.重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律.(1)他进行了下面几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C.用天平测出重锤的质量；D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E.测量纸带上某些点间的距离；F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能.其中没有必要进行的步骤是____________，操作不当的步骤是__________.(填选项字母) (2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重锤的速度约为______m/s.(保留3位有效数字)(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v2为纵轴、h为横轴画出2图像，应是下列图中的______.A B C D【答案】(1)C B(2)1.84(3)C【解析】(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当；因为是比mv2的大小关系，故m可先约去再比较，不需要用天平，故C没有必要.较mgh、12(2)匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小v B＝x ACt AC ＝0.216 8-0.143 12×0.02m/s≈1.84 m/s.(3)他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v22为纵轴、以h为横轴画出图像，根据12v2＝gh，所以应是C图.2.(2023年佛山一中模拟)甲、乙都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置图.(1)较好的装置是________(填“甲”或“乙”).(2)某同学用关系式mgh＝12mv2来验证机械能是否守恒，他采用较好的装置进行实验，得到如图丙所示的一条完整纸带，将纸带上打出的第一个点标为A点，第二个点标为B点，后面依次类推，分别标为C、D、E、F、G、H、I，则在D点时重物运动的速度大小为______m/s.(计算结果保留两位有效数字)(3)若当地重力加速度g取9.80 m/s2，比较重物在A、D间的势能变化ΔE p和动能变化ΔE k 的大小关系为ΔE k______ΔE p(填“＞”“＝”或“＜”)，分析造成的原因是_【答案】(1)甲(2)0.90(在0.90~0.92范围)(3)＞实验时先释放纸带后接通电源(即A点的速度不等于零)【解析】(1)甲好一些.因为用夹子固定纸带，可以避免由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确定；另一方面，用夹子固定纸带，便于将纸带调整为竖直方向，以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦.(2)D点的瞬时速度等于CE段的平均速度，则v D＝x CE2T＝0.90 m/s.(3)从起点A到打下计数点D的过程中重力势能减少量是ΔE p＝mgh＝m×9.8×0.0350 J≈0.34mJ.动能的增加量ΔE k＝12mv D2＝0.41m J，可见重力势能的减小量小于动能的增加量，原因是实验时先释放纸带后接通电源，(即A点的速度不等于零).综合提升练3.登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由落体的小球拍摄的频闪照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时下落的高度)，则：(1)月球表面重力加速度为________m/s 2.(保留2位有效数字)(2)月球表面没有空气，因此做能量守恒实验具有更好的条件.假设月球表面重力加速度为上述计算值，小球的质量为m ，则小球从O 点由静止开始下落到E 处增加的动能的表达式为____________(距离用OA 、AB 、BC 等字母表示，频闪时间间隔为T ).从O 点开始下落到E 点的过程中减少的势能表达式为________________(月球表面重力加速度用g 月表示)，由照片上的数据可以计算并判断出小球下落过程中机械能________(填“守恒”或“不守恒”).【答案】(1)1.6 (2)ΔE k ＝18m DF 2T 2 ΔE p ＝mg 月OE 守恒4.(2023年广州一中模拟)某同学要验证机械能守恒定律，设计了如下实验.如图甲所示，把带孔的重金属球套在“L ”形轻杆的直角弯头上，把球拉到一定高度后，由静止释放，在重力作用下，重球和轻杆一起绕转轴O 自由下摆.(1)如图乙所示，在轻杆转动轴的正下方装有一个横挡杆，把重球拉高当球的重心到达A 点时由静止释放，当“L ”形轻杆运动到竖直位置时，被横挡杆挡住，重球便离开“L ”形轻杆沿水平方向抛出.用游标卡尺测量重球的直径如图丙所示，则重球的直径d ＝______mm.(2)该同学测得的物理量有A 点距离地面的高度H ，球的重心最低点B 距离地面的高度h ，重球落地点到B 点的水平距离x ，重力加速度为g .设重球在B 点的速度为v ，由于重球不能看作质点，根据平抛运动规律，v 可以表示为__________(用h 、g 、d 、x 表示).若满足关系式x ＝________(用H 、h 、d 表示)即可验证机械能守恒.【答案】14.15 √g 2h -dx ＝√2(H -h )(2h -d ) 【解析】(1)由题图丙可知，主尺刻度为14 mm ，游标尺第3格与主尺刻线对齐，且该游标卡尺为20分度，精度为0.05 mm ，游标卡尺不估读，所以其读数为14.15 mm .(2)重球在落到水平地面后，重球的尺寸不能忽略，根据平抛运动的规律，竖直方向有h -d 2＝12gt 2，水平方向有x ＝vt ，联立解得v ＝x √g2h -d .若想验证机械能守恒，需满足关系式mgH -mghmv2，将v代入整理得x＝√2(H-h)(2h-d).＝12。
《创新设计》高考物理一轮复习实验6PPT课件
基本实验要求
实拓验 展热 创点 新聚 实焦 验
答案 (1)第 2 点到第 6 点之间的距离 h26 第 1 点到第 3 点之间的距离 h13 第 5 点到第 7 点之间的距离 h57 第 2 点的瞬时速度 v2 第 6 点的瞬时速度 v6 mgh26＝12mv62－12mv22 (2)ADBCEF
mgh2 (3)2.80(2.73～2.87 均可) k1－k1 k2(k1 用 mg 表示也可)
(4)k2 小于 k1，动能的增量小于重力势能的减少量．(其他
结论合理的也可)
基本实验要求
实拓验 展热 创点 新聚 实焦 验
热点二 实验数据的处理及误差分析 【典例2】 用如图5甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统
实验六 验证机械能守恒定律
基本实验要求
实拓验 展热 创点 新聚 实焦 验
基本实验要求
实拓验 展热 创点 新聚 实焦 验
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，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．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 ΔEk＝12mv2n必定稍小于重力势能的减少量 ΔEp＝mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小 阻力．
图3
基本实验要求
实拓验 展热 创点 新聚 实焦 验
(2)已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力
加速度为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可得重物 下落到B点时的速度大小为________，纸带从O点下落到B
点的过程中，重物增加的动能为________，减少的重力势
能为________．
基本实验要求
实拓验 展热 创点 新聚 实焦 验
高三第一轮复习 物理实验(PPT课件+word练习)实验6
解析：利用水平气垫导轨和两光电计时器A和B验证滑块和钩码
组成的系统机械能守恒，利用光电门测量遮光条经过光电门的时间计
算出速度，对钩码和滑块组成的系统，mgs＝
1Hale Waihona Puke 2(M＋m)v2 2
－
械能守恒。
【误差分析】 1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力 (空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔEk稍小于 重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp这属于系统误差。改进的办 法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。
2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差。 减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，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来减小误差。
3．实验后数据的处理也可以用作
1 2
v2－h图象的方法来验证
机械能是否守恒。如果是一条过原点的倾斜直线，则说明重物
下落过程中机械能守恒，其图象的斜率表示当地的重力加速度
g。
4．整个实验装置可以放在真空的环境中操作，如用牛顿管
和频闪照相进行验证，以消除由于空气阻力作用而带来的误
差。
5．可以利用气垫导轨来设计该实验，以减小由于摩擦带来 的误差。
(1)(多选)本实验中需要用到的器材有________
号)。
A. 天平
B. 刻度尺
C. 打点计时器
D. 秒表 E. 测力计
(填字母序
(2)验证本系统机械能守恒的原理表达式为 __________________ (用已知量和能直接测量的量表示)。
(3)(多选)下列因素中可能增大实验误差的是________(填字 母序号)。
2025年高考物理一轮总复习(提升版)实验六探究向心力大小的表达式
知mg＝0.485 N，解得m＝0.05
kg/m，解得r＝1 m。
0 .2
kg，由斜率k＝ ＝
4
高中总复习·物理(提升版)
如图所示是“DIS向心力实验器”，当质量为m的砝码随旋转臂一
起在水平面内做半径为r的圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆
由力传感器测得，旋转臂另一端的挡光杆
（挡光杆的挡光宽度为Δs，旋转半径为R）
每经过光电门一次，通过力传感器和光电
门就同时获得一组向心力大小F和角速度
ω的数据。
高中总复习·物理(提升版)
（1）某次旋转过程中挡光杆经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速
度ω＝
Δ
Δ
。
Δ
解析：挡光杆通过光电门时的线速度大小为v＝ ，由ω＝ ，解
Δ
Δ
得ω＝ 。
Δ
高中总复习·物理(提升版)
Fn＝mω2r可知，应采用控制变量法，应使两个相同质量的小
球放在不同半径挡板处，以相同角速度运动，因此将质量相
同的小球分别放在B和C处。
1
2
3
4
5
6
高中总复习·物理(提升版)
（2）把两个质量不同的小球分别放在挡板A和C位置，皮带套在
左、右两个塔轮的半径之比为1∶2，则放在挡板A处的小球与
2∶1 。
m。
三步稳解题
（1）分析实验目的：探究钢质小球自由摆动至最低点时的速度大小
与此时细线拉力的关系。
（2）确定实验原理
①速度测量原理：小球通过光电门测速度v＝ 。
2
②速度v和拉力FT的关系：根据牛顿第二定律FT－F1＝m ，分
实验六 探究动能定理—新高考一轮物理(人教版)复习课件(共31张PPT)
(1)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以将木板靠近打点计时器的一侧适当垫高来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是______。
[解析] 本题考查探究动能定理实验中的数据 处理及图象处理。
(1)平衡摩擦力时，使木板适当倾斜，小车拖着
(2)实验时，要保证橡皮筋的形变量相同，改变相同规格橡皮筋的条数，以改变 橡皮筋对小车所做的功，橡皮筋的形变量相同，每条橡皮筋对小车做的功相同，可 以用橡皮筋的条数代表橡皮筋对小车做的功，若改变橡皮筋形变量实现做功的变化， 无法确定橡皮筋对小车做功的数量关系，故甲同学的方法可行。
四、实验步骤 平衡摩擦力
1．按图所示将实验仪器安装好，同时 ______________。
拉伸的长度
五、数据处理
1．测量小车的速度：实验获得如图所示的纸 带，为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的
x
T关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度， 即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量 的物理量：A1、A2间的距离x，小车速度的 表达式是v＝______(T为打点计时器打点的 时间间隔)。
A．电磁打点计时器
B．电火花打点计时器
59 cm，s2＝4.
实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。
3 2年高考 • 模拟训练
先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格。
接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。
高考物理一轮总复习第六章动量实验课验证动量守恒定律课件高三全册物理课件
D．入射球 1 和被碰球 2 的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
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(3)(多选)实验中必须测量的量是________(填选项前的字母)． A．两小球的质量 m1 和 m2 B．两小球的半径 r1 和 r2 C．桌面离地的高度 H D．小球起始高度 E．从两球相碰到两球落地的时间 F．小球 1 单独滚下后飞出的水平距离 G．两小球 1 和 2 相碰后飞出的水平距离
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考点二 数据处理与误差分析——师生共研
|研典例| 【例】 现利用如图所示的装置验证动量守恒定律．在图中，气垫导轨上有 A、 B 两个滑块，滑块 A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连； 滑块 B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录 遮光片通过光电门的时间．
5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由 滚下，使它们发生碰撞，重复实验 10 次．用步骤 4 的方法，标出碰后入射小球落点 的平均位置 M 和被撞小球落点的平均位置 N.如下图所示．
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6．验证：连接 ON，测量线段 OP、OM、ON 的长度．将测量数据填入表中．最 后代入 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立．
三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹 性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等． 方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等． 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥． 方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．
2021版高考物理(基础版)一轮复习课件：第五章 6 实验六 验证机械能守恒定律
(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v22为纵轴，以 h 为横轴画出的图象是图中的________．
解析：(1)根据题图上所得的数据，应取图中 O 点和 B 点来验证机械能守恒定律，因为 B 点的瞬时速度比较方便计算． (2)减少的重力势能 ΔEp＝mgh＝1×9.8×19.2×10－2 J＝1.88 J，
数据处理和误差分析 【典题例析】 利用图 1 装置做“验证机械能守恒定律”实验． (1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任 意两点间的________． A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量
图1
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列
A．用天平测出重锤的质量
B．按照图示的装置安装器件
C．先释放纸带，后接通电源
D．测量纸带上某些点间的距离
(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度 a 的数值．根据打出的纸带，选取纸带上 连续的五个点 A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示．使用的交流电的频 率为 f，则计算重锤下落的加速度的表达式为 a＝________(用 x1、x2、x3、x4 及 f 表示).
3．选纸带 (1)用 mgh＝12mv2 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. (2)用12mv2B－12mv2A＝mgΔh 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．
六、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，用刻度尺一次 将所打各点对应的下落高度测量完，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＝12mv2n 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.
高考物理一轮总复习第六章第6课时实验：探究动能定理实验课时课件新人教版
解析：选ABCF.当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动 时，沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在实验中可消除 摩擦力的影响，A正确；由实验原理可知，B、C正确，D错误；使用 打点计时器时都必须先接通电源再释放小车，E错误；橡皮筋拉力做的 总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用 打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度，F正确，G错误．
(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉 力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因 造成的________(填字母代号)．
A．在接通电源的同时释放了小车 B．小车释放时离打点计时器太近 C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
(3)在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可 以增大小车的质量，即可在小车上加适量的砝码(或钩码)．
(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功 总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力 做功一部分用来增大小车动能，一部分用来克服阻力做功；也可能是 小车做加速运动，钩码向下加速运动，处于失重状态．因此细绳的拉 力小于钩码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即大 于小车动能的增量，C、D项正确．
(5)根据功能关系有W＝
1 2
(M＋m)v2，所以v2＝
2 M＋m
W，v2∝W，
图A正确． 答案：(1)B (2)A B (3)mgx2
x3－x1 2T
(4)v2＝kW，k＝(4.5～
5.0)m2·s－2·J－1 质量 (5)A
考点二 数据处理与误差分析 (2017·高考江苏卷)利用如图1所示的实验装置探究恒力做 功与物体动能变化的关系．小车的质量为M＝200.0 g，钩码的质量为m ＝10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电．