高考物理知识点总结复习：验证机械能守恒定律
机械能守恒定律知识点总结
机械能守恒定律知识点总结机械能守恒定律是高中物理中一个非常重要的定律，它描述了在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
下面我们来详细总结一下机械能守恒定律的相关知识点。
一、机械能的概念机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
动能：物体由于运动而具有的能量，表达式为$E_{k}＝＼frac{1}｛2}mv^2$，其中$m$是物体的质量，＄v$是物体的速度。
重力势能：物体由于被举高而具有的能量，表达式为$E_{p}＝mgh$，其中$m$是物体的质量，＄g$是重力加速度，＄h$是物体相对于参考平面的高度。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量，与弹簧的劲度系数和形变程度有关。
二、机械能守恒定律的内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
三、机械能守恒定律的表达式1、初状态的机械能等于末状态的机械能，即$E_{k1} ＋ E_{p1} ＝E_{k2} ＋ E_{p2}＄。
2、动能的增加量等于势能的减少量，即$＼Delta E_{k} ＝＼Delta E_{p}＄。
四、机械能守恒定律的条件1、只有重力或弹力做功。
2、受其他力，但其他力不做功或做功的代数和为零。
需要注意的是，“只有重力或弹力做功”不能简单地理解为“只受重力或弹力”。
例如，物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，虽然受到绳子的拉力，但拉力始终与速度方向垂直，不做功，所以物体的机械能守恒。
五、机械能守恒定律的应用1、单个物体的机械能守恒分析物体的受力情况，判断机械能是否守恒。
确定初末状态，选择合适的表达式列方程求解。
例如，一个物体从高处自由下落，我们可以根据机械能守恒定律$mgh_1 ＝＼frac{1}｛2}mv^2 ＋ mgh_2$来求解物体下落某一高度时的速度。
2、多个物体组成的系统的机械能守恒分析系统内各个物体的受力情况，判断机械能是否守恒。
确定系统的初末状态，注意研究对象的选择和能量的转化关系。
高考物理必考知识点：机械能守恒定律
高考物理必考知识点：机械能守恒定律
高考物理必考知识点：机械能守恒定律
【机械能守恒定律】
定义：在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下)，物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
这个规律叫做机械能守恒定律。
机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分，即E=Ek+Ep。
【重力势能】
●定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
●公式：Ep=mgh;h――物体具参考面的竖直高度。
●参考面
①重力势能为零的平面称为参考面;
②选取：原则是任意选取，但通常以地面为参考面;
若参考面未定，重力势能无意义，不能说重力势能大小如何;
选取不同的参考面，物体具有的重力势能不同，但重力势能改变与参考面选取无关。
●重力势能是标量，但有正负。
重力势能为正，表示物体在参考面的上方;重力势能为负，表示物体在参考面的下方;重力势能为零，表示物体在参考面的上.
ΔE1=-ΔE2
机械能守恒条件:
做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功;外力不做功或外力做功的代数和为零;系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化;只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。
运用机械能守恒定律解题步骤：
①确定研究对象及其运动过程;
②分析研究对象在研究过程中受力情况，弄清各力做功，判断机械能是否守恒;
③恰当选取参考面，确定研究对象在运动过程中始末状态的机械能;
④列方程、求解。
高考物理总复习机械能守恒定律及应用
人)在竖直方向上匀速上升(空气阻力不可忽略)，下列说法正确的是( C )
A. 发动机对飞行包不做功
B. 飞行包的重力做正功
C. 飞行包的动能不变
D. 飞行包的机械能不变
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第3讲
机械能守恒定律及应用
[解析] 飞行包(包括人)在竖直方向上匀速上升的过程中，发动机的动力向上，则发
动机对飞行包做正功，故A错误；高度上升，飞行包的重力做负功，故B错误；飞行
第六章
机械能
第3讲 机械能守恒定律及应用
目录
01
考点1 机械能守恒的理解和判断
Contents
02
考点2 机械Biblioteka 守恒定律的应用03练习帮
练透好题 精准分层
第3讲
机械能守恒定律及应用
课标要求
核心考点
2023：浙
1.理解重力势
能，知道重力势
能的变化与重力
做功的关系.
2.定性了解弹性
势能.
五年考情
核心素养对接
( ✕ )
(4)在运动过程中，铅球的机械能守恒.
(
√
)
(
√
)
1
2
(5)铅球在轨迹最高处的机械能为 m02 ＋mgh.
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第3讲
机械能守恒定律及应用
1. [单物体机械能守恒的判断]载人飞行包是一个单人低空飞行装置，如图所示，其
发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降也可以快速前进，若飞行包(包括
包(包括人)在竖直方向上匀速上升，飞行包的动能不变，故C正确；飞行包在上升过
程中动能不变，重力势能变大，机械能变大，故D错误.
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第3讲
机械能守恒定律及应用
高考物理总复习主题三机械能及其守恒定律3
中打点计时器电源为交流电源,
能够使用频率有20 Hz、30 Hz
和40 Hz, 打出纸带一部分如图
乙所表示。该同学在试验中没
有统计交流电频率f, 需要用试
验数据和其它条件进行推算。
图3
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(1)若从打出纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙中给出 物理量能够写出: 在打点计时器打出B点时，重物下落速度大小 为____________，打出C点时重物下落速度大小为__________， 重物下落加速度大小为________。 (2)已测得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重力 加速度大小为9.80 m/s2，试验中重物受到平均阻力大小约为其 重力1%。由此推算出f为________Hz。
加 gh量n＝为__12_m12_vv_2n2n_，，计则算机械gh能n 和守12恒v2n定，律如得果到在验实证验。误差允许的范围内
6/39
方法二：任取两点 A、B。 从 A 点到 B 点，重力势能减少量为 mghA－mghB，动能增加 量为12mv2B－12mv2A，计算 ghAB 和12v2B－12v2A，如果在实验误差允 许的范围内 ghAB＝___12_v__2B－__12_v__2A___，则机械能守恒定律得到 验证。
3.8 试验：验证机械能守恒定律
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试验目标 1.会用打点计时器打下纸带计算物体运动速度。 2.掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律原理和方法。
试验原理
让物体自由下落，忽略阻力情况下物体机械能守恒，有两种 方案验证物体机械能守恒: 方案一：以物体自由下落的位置 O 为起始点，测出物体下落 高度 h 时的速度大小 v，若12mv2＝_m__g_h__成立，则可验证物体 的机械能守恒。
高三物理一轮复习专题实验6 验证机械能守恒定律(含解析)
实验6: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＝错误!m v2。
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＝错误!或由v n＝错误!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＝错误!m v2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)用错误!m v错误!－错误!m v错误!＝mgΔh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。
高考物理复习：验证机械能守恒定律
高考物理复习：验证机械能守恒定律1.在“用DIS 研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是 传感器。
若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。
（选填：“大”或“小”）。
【答案】光电门；大【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算，为：dv t=∆，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d 会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。
2.如图所示，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。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。
A ．重物选用质量和密度较大的金属锤 B ．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 ．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，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。
重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。
A ．OA 、AD 和EG 的长度 B ．OC 、BC 和CD 的长度 C ．BD 、CF 和EG 的长度 C ．AC 、BD 和EG 的长度 【答案】①AB ； ②BC 。
【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A 正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B 正确；验证机械能守恒定律的原理是：21222121mv mv mgh -=，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C 错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D 错误。
②由EG 的长度长度可求出打F 点的速度v 2，打O 点的速度v 1=0，但求不出OF 之间的距离h ，故A 错误；由BC 和CD 的长度长度可求出打C 点的速度v 2，打O 点的速度v 1=0，有OC 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故B 正确；由BD 和EG 的长度可分别求出打C 点的速度v 1和打F 点的速度v 2，有CF 之间的距离h ，可以来验证机械能守恒定律，故C 正确；AC 、BD 和EG 的长度可分别求出BCF 三点的速度，但BC 、CF 、BF 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D 错误。
验证机械能守恒定律实验总结
验证机械能守恒定律1.实验目的学会用打点计时器验证机械能守恒定律的实验方法和技能2.实验原理在物体自由下落的过程中，只有重力对物体做功，遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量。
在实验误差范围内验证221mv mgh =（必须初速度为零） 或 21222121mv mv mgh -= （v1≠0） 测定第n 点的瞬时速度的方法是：测出第n 点的相邻前、后两段相等时间T 内下落的距离s n 和s n+1，由公式v n =T 2s s 1n n ++，或由v n =Td d n n 211-+-算出，如图所示。
(注意单位用国际单位，看清计数点还是计时点，注意有无有效数字的要求)3．实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸片、直尺、导线、低压交流电源4.实验步骤（1）按右上图装置把打点计时器固定在支架上，并将打点计时器接在4～6V 的交流电源上. （如果用电火花打点计时器电压：220v 交流电）（2）将大约0.5 m 长的纸带用小夹子固定在重锤上后穿过打点计时器，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近．（3）先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点.（4）换上新的纸带，重做几次上面的实验.5．注意事项(1) 安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩 擦阻力．(2) 实验时，必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源：让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点．(3) 测量高度h 时，应从起始点算起，为减小h 的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带不宜过长，有效长度可60～80 cm ．(4) 因为是通过比较mv 2/2和mgh 是否相等验证机械能是否守恒，故不需要测量重锤的质量．如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
（5）本实验中因重物和纸带在下落的过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k 一定略小于重力势能的减少量，这是不可避免的，属于系统误差.（6）不用测量g,直接用g=9.8m/s 2（7）我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。
《科学验证：机械能守恒定律》 知识清单
《科学验证：机械能守恒定律》知识清单机械能守恒定律是物理学中一个非常重要的定律，它描述了在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
接下来，让我们深入了解一下机械能守恒定律的相关知识。
一、机械能守恒定律的表述机械能守恒定律可以表述为：在一个只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化，但机械能的总量保持不变。
即初态的机械能等于末态的机械能。
数学表达式为：E₁＝ E₂（E 表示机械能）或者：K₁＋ P₁＝ K₂＋ P₂（K 表示动能，P 表示势能）二、机械能守恒的条件机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。
重力做功对应重力势能与动能的转化。
例如，物体自由下落，重力做正功，重力势能减少，动能增加，但机械能总量不变。
弹力做功对应弹性势能与动能的转化。
比如，水平放置的弹簧将物体弹出，弹力做正功，弹性势能减少，动能增加，机械能守恒。
需要注意的是，如果有摩擦力或其他非保守力做功，机械能就不守恒。
因为非保守力做功会导致机械能与其他形式的能相互转化，机械能的总量会发生改变。
三、机械能守恒定律的验证实验1、自由落体实验（1）实验原理让一个重物从高处自由下落，测量下落过程中不同位置的速度和高度。
如果机械能守恒，那么重力势能的减少量应该等于动能的增加量。
（2）实验步骤①安装实验装置，将打点计时器固定在铁架台上，纸带穿过打点计时器，重物用夹子固定在纸带的一端。
②接通电源，松开夹子，让重物自由下落。
③取下纸带，选择点迹清晰的部分，每隔一定的点数选取一个计数点，并测量相邻计数点之间的距离。
④根据纸带计算各计数点的速度，然后计算重力势能的减少量和动能的增加量。
（3）数据处理及分析比较重力势能的减少量和动能的增加量，如果两者在误差允许的范围内相等，就验证了机械能守恒定律。
2、平抛运动实验（1）实验原理平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
在竖直方向上，重力做功，如果机械能守恒，那么重力势能的减少量应该等于动能的增加量。
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。
高考物理一轮复习第五章实验五验证机械能守恒定律讲义
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[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：(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为____________、____________、____________，必须计算出的物理量为____________、____________，验证的表达式为____________________。
(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是______(填写步骤前面的字母)。
A ．将打点计时器竖直安装在铁架台上B ．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落C ．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验D ．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带E ．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h 1，h 2，h 3，…，h n ，计算出对应的瞬时速度v 1，v 2，v 3，…，v nF ．分别算出12mv n 2和mgh n ，在实验误差允许的范围内看是否相等 [答案] (1)第2点到第6点之间的距离h 26第1点到第3点之间的距离h 13 第5点到第7点之间的距离h 57第2点的瞬时速度v 2 第6点的瞬时速度v 6mgh 26＝12mv 62－12mv 22 (2)ADBCEF[由题引知·要点谨记]1.实验原理的理解[对应第1题] 1两种验证方法①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条件下，gh n ＝12v n 2，则能验证机械能守恒定律。
②任取两点计算A 、B ，测出h AB ，算出gh AB 。
b.算出12v B 2－12v A 2的值。
高考物理知识点总结复习：验证机械能守恒定律
2019年高考物理知识点总结复习：验证机械能
守恒定律
【实验目的】
学会用打点计时器验证验证机械能守恒定律的实验方法
和技能。
【实验器材】
打点计时器、纸带、复写纸、低压电源、重物(附纸带夹子)、刻度尺、铁架台(附夹子)、导线。
【实验原理】
只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量。
利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度，计算出瞬时速度，即可验证物体重力势能的减少量与物体动能的增加量相等。
【实验步骤】
1.将打点计时器固定在支架上，并用导线将打点计时器接在交流电源上;
2.将纸带穿过打点计时器，纸带下端用夹子与重物相连，手提纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方;
3.接通电源，松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列小点;
4.重复实验几次，从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的纸带进行测量;
5.记下第一个点的位置O，在纸带上选取方便的个连续点1,2,3,4,5，用刻度尺测出对应的下落高度h1,h2,...;
6.用公式计算各点对应的瞬时速度;
7.计算各点对应的势能减少量和动能增加量，进行比较。
物理高考实验之验证机械能守恒定律
2019物理高考实验之验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变，这叫机械能守恒定律。
实验目的验证自由落体运动中动能和重力势能相互转化，总能量保持不变。
实验原理1、在只有重力做功的自由落体运动中，物体的动能和重力势能可以互相转化，但总的机械能保持不变。
2.测定瞬时速度的方法：做匀变速直线运动的物体，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度验证物体自由落体时，下落高度h与速度v之间满足关系实验器材铁架台、重锤、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺实验步骤1. 安装好铁架台和打点计时器，重锤连接纸带穿过打点计时器。
2. 先打开打点计时器电源，然后释放纸带。
3. 在起始点(与第一点相隔约0.2mm)处标O点，每隔时间T各点依次标1，2，3…4. 用刻度尺测量O点到1，2，3…点的距离h1,h2,h3…5. 计算打每个点时重锤的速度vi=(hi+1-hi-1)/(2T)6. 验证每个点的ghi与vi是否相等。
不测量重锤质量m.7. 由于机械能损失，经常出现gh>vi2/2的情况，计算相对误差(gh-vi2/2)/ghi实验数据结论：在误差允许的范围内，______________________________ 【注意事项】1.本实验不需要测量重物的质量2.打点计时器限位孔应沿竖直方向，以减小与纸带的摩擦阻力。
3.实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源、让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点。
【问题与讨论】1.实验时为什么必须选用质量较大的重锤?2.如果只截取中间的一段纸带，如何验证?。
2024高考物理一轮复习--机械能守恒定律专题
机械能守恒定律一、机械能守恒的判断条件1．对守恒条件理解的三个角度2．判断机械能守恒的三种方法二、单个物体的机械能守恒问题2.应用机械能守恒定律解题的基本思路三、三类连接体的机械能守恒问题1.轻绳连接的物体系统2.轻杆连接的物体系统3.轻弹簧连接的物体系统题型特点由轻弹簧连接的物体系统，一般既有重力做功又有弹簧弹力做功，这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，而总的机械能守恒。
两点提醒(1)对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量完全决定，无论弹簧伸长还是压缩。
(2)物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。
四、非质点类机械能守恒问题1.物体虽然不能看成质点，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。
2.在确定物体重力势能的变化量时，要根据情况，将物体分段处理，确定好各部分重心及重心高度的变化量。
3.非质点类物体各部分是否都在运动，运动的速度大小是否相同，若相同，则物体的动能才可表示为12mv 2。
五、针对练习1、(多选)如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁(不与槽粘连)．现让一小球自左端槽口A 点的正上方由静止开始下落，从A 点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是( )A ．小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B ．小球从A 点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球的机械能守恒C ．小球从A 点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒D ．小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，机械能守恒2、如图所示，P 、Q 两球质量相等，开始两球静止，将P 上方的细绳烧断，在Q 落地之前，下列说法正确的是(不计空气阻力)( )A ．在任一时刻，两球动能相等B ．在任一时刻，两球加速度相等C ．在任一时刻，系统动能与重力势能之和保持不变D ．在任一时刻，系统机械能是不变的3、（多选）如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（ ）A ．甲图中，物体A 将弹簧压缩的过程中，A 机械能守恒B ．乙图中，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，物体B 机械能守恒C ．丙图中，不计任何阻力时，A 加速下落，B 加速上升过程中，A 、B 机械能守恒D ．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒4、（多选）如图甲所示，轻绳的一端固定在O 点，另一端系一小球。
验证机械能守恒定律-2024年高考物理一轮复习热点重点难点(解析版)
验证机械能守恒定律特训目标特训内容目标1利用打点计时器验证机械能守恒定律(1T -4T )目标2利用光电门验证机械能守恒定律(5T -8T )目标3利用单摆验证机械能守恒定律(9T -12T )目标4利用竖直面内圆周运动验证机械能守恒定律(13T -16T )【特训典例】一、利用打点计时器验证机械能守恒定律1某物理兴趣小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律，该小组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(在误差允许范围内，认为释放重锤的同时打出O 点)。
(1)下列关于该实验说法正确的是。
A.实验时应先释放重锤，后接通电源B.实验时应选择体积和密度较小、下端有胶垫的重锤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.为准确测量打点计时器打下某点时重锤的速度v ，可测量该点到O 点的距离h ，利用v =2gh 计算(2)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h A 、h B 、h C 。
已知当地重力加速度为g ，打点计时器所用交流电源的频率为f ，重物的质量为m 。
从打O 点到打B 点的过程中，重物动能变化量DE k =。
(3)该小组通过多次实验发现重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，出现这种现象的原因可能是。
A.工作电压偏高B.由于有空气和摩擦阻力的存在C.重物质量测量得不准确D.重物释放时距打点计时器太远【答案】 C m (h C -h A )2f 28B【详解】(1)[1]A ．为充分利用纸带，实验时应先接通电源，后释放重锤，故A 错误；B ．为减小空气阻力的影响，实验时应选择体积小，密度较大、下端有胶垫的重锤，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，故C正确；D．为准确测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，不能利用v=2gh计算，应用速度的定义式计算，故D错误。
高考物理总复习 实验七 验证机械能守恒定律
回答下列问题： (1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为___0_.9_8_0__ J(保留3 位有效数字)； (2)步骤④中的表格所缺数据为__0_._58_8___；
解析：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量 ΔEp＝4mgL＝4×0.05 kg×9.80 m/s2×0.50 m＝0.980 J.
先释放重物，再接通打点计时器的电源 大于
考点二 拓展创新型实验 例2 [2021·河北卷，12]某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化 量与力做功的关系．所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50 g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为200 g，其上可放钩码)、刻度尺．当地重力加速度为9.80 m/s2.实验操作步
3．[2021·山东卷，13]某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台 碰撞过程中能量损失的情况．实验步骤如下：
①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间(单位：s)的变化 图像如图所示．
根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示．
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
【跟进训练】 1.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示， 其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个 点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝ 9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一 个点，重物的质量为m＝1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中， 重物重力势能的减少量ΔEp＝___1_.5_6___ J，重物动能的增加量ΔEk＝ ___1_.5_3___ J．(结果保留3位有效数字)
高考物理复习-验证机械能守恒定律
滑块通过 B 点的速度为 vB＝bt 滑块从 A 处到 B 处时 m 和 M 组成的系统动 能增加量为 ΔEk＝12(m＋M)(bt )2＝m＋2tM2 b2 系统重力势能的减少量为 ΔEp＝mgd－
Mgdsin 30°＝(m－M作出的v2－d图像如图乙所示，并测得M ＝m，则重力加速度g＝__9_.6___ m/s2.(结果保留两位有效数字)
在“验证机械能守恒定律”实验中，阻力越小越好，体积和形状相 同的重物，密度大的阻力与重力之比更小.
(2)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g＝9.80 m/s2， 则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝_0_._5_4_7_ J、C点的 动能EkC＝__0_.5_8_8___ J(计算结果均保留3位有效数字).比较EkC与|ΔEp|的大 小，出现这一结果的原因可能是____C____. A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和
d2 (3)要验证橡胶球下落过程中机械能是否守恒，只需比较__2_Δ__t1__2 _与
__g_(_l2_－__l1_)__是否相等即可；(用上面测得数据符号表示)
要验证橡胶球下落过程中机械能是否 守恒，则只需验证v22＝gh 是否成立 代入上面测得数据符号有2Δd2t12＝ g(l2－l1)
(4)该小组要利用该装置进一步探究橡胶球与管底第一次碰撞前后球的机
因为是自由落体运动，下落的速度应该是越
来越快，相邻两点间距也越来越大，所以纸
带左端与重锤相连. 打点“3”时的瞬时速度 v3＝x42－Tx2， 重锤动能的表达式 Ek＝12mv32＝12m(x42－Tx2)2＝mx84－T2x22 重锤的重力势能表达式Ep＝－mgx3， 重锤机械能的表达式 E＝Ep＋Ek＝－mgx3＋mx84－T2x22.
(完整版)验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律1、原理：mgh=12mv 22、误差分析：△E P ＞△E k ，由于要克服纸带与打点计时器之间的摩擦力及空气阻力做功。
3、数据处理：（1）作12v 2—h 图像，图像斜率表示重力加速度g （2）通过纸带测量h ，并算出v ，验证mgh=12mv 2 4、注意事项：（1）实验器材：打点计时器（电磁10V 以下交流，电火花220V 交流）、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、导线若干（不需要秒表，因为打点计时器本身就是计时仪器；不需要天平测质量，因为等式两边的m 可以约掉）（2）实验前装置中纸带要竖直放置穿过限位孔，且重物靠近打点计时器（3）重物选择体积小密度大的物体（如重锤）（4）实验时先接通电源，后释放纸带（5）取1、2两点间距接近2mm 的纸带测量（h=1/2gt 2=1/2×10×0.022=0.002m=2mm ，说明阻力小，接近于自由落体）（6）实验结论：在实验误差允许的范围内机械能守恒（7）误差分析：△E P ＞△E k ，由于要克服纸带与打点计时器之间的摩擦力及空气阻力做功 △E P ＜△E k ，计时起点的速度不为零（比如先释放纸带，再接通电源）（8）数据处理：若纸带初始一段不清晰，可以从点迹清晰处开始取一段研究，则原理式变为mg △h=12mv 22—12mv 12 （9）注意有效数字（保留X 位有效数字；保留X 位小数）1、如图所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置．（1）若已知打点计时器的电源频率为50 Hz ，当地的重力加速度取g ＝9.80 m/s 2，重物质量为0.2 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，打P 点时，重物的速度为零，A 、B 、C为另外3个连续点．根据图中的数据可知，重物由P点运动到B点，重力势能减少量ΔE p＝________J，动能的增加量ΔE k＝__________．(结果保留三位有效数字)（2）若PB的距离用h表示，打B点时重物的速度为v B，理论上当两者间的关系式满足__________时，说明下落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g)．（3）实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是________．A. 重物的质量过大B. 重物的体积过小C. 电源的电压偏低D. 重物及纸带在下落时受到阻力2、在用电火花计时器(或电磁打点计时器)研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了一条纸带．已知打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，他按打点先后顺序每5个点取1个计数点，得到了O、A、B、C、D等几个计数点，如图所示，则相邻两个计数点之间的时间间隔为________s．用刻度尺量得OA＝1.50 cm、AB＝1.90 cm、BC＝2.30 cm、CD＝2.70 cm.由此可知，打C点时纸带的速度大小为________m/s.（1）现有器材：打点计时器、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干，其中此实验不需要使用的器材是．（2）关于这一实验，下列说法中正确的是________．A. 打点计时器应接直流电源B. 应先释放纸带，后接通电源打点C. 需使用秒表测出重物下落的时间D. 选定重物后，一定要称出它的质量E. 重物应选用密度小的物体F. 应选择体积大、质量小的重物G. 释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直H. 重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直I. 重物增加的动能略小于其减少的重力势能J. 可用公式v＝gt计算重物的速度K. 可用公式v＝2gh计算重物的速度L. 安装纸带时，应将纸带置于复写纸的下方M. 测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度。
《科学验证：机械能守恒定律》 知识清单
《科学验证：机械能守恒定律》知识清单一、机械能守恒定律的基本概念机械能守恒定律是物理学中一个非常重要的定律，它描述了在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
机械能包括动能和势能，动能是物体由于运动而具有的能量，其大小与物体的质量和速度有关；势能则分为重力势能和弹性势能，重力势能与物体的质量、高度以及重力加速度有关，弹性势能与物体的形变程度有关。
二、机械能守恒定律的表达式常见的机械能守恒定律表达式有以下几种：1、初态机械能等于末态机械能，即 E₁＝ E₂，其中 E 表示机械能，包括动能和势能。
2、动能的增加量等于势能的减少量，即ΔEₖ ＝ΔEₖ 。
3、初态的动能与势能之和等于末态的动能与势能之和，即（m₁v₁²/2 ＋ m₁gh₁）＝（m₂v₂²/2 ＋ m₂gh₂）（在只有重力做功的情况下）。
三、机械能守恒定律的条件机械能守恒定律成立的条件是：只有重力或弹力做功。
这里需要注意的是，“只有重力或弹力做功”包含了三层意思：1、物体只受重力或弹力的作用，不受其他力的作用。
2、物体除受重力或弹力外，还受其他力的作用，但其他力不做功。
3、物体除受重力或弹力外，还受其他力的作用，其他力做功，但其他力做功的代数和为零。
例如，一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，虽然受到支持力和重力，但支持力和重力都不做功，所以机械能守恒。
再比如，一个物体在粗糙水平面上做匀速直线运动，摩擦力做负功，但牵引力做正功，且两者做功的代数和为零，机械能也守恒。
四、机械能守恒定律的实验验证实验是验证物理定律的重要手段，对于机械能守恒定律，常见的实验有“验证自由落体运动中的机械能守恒”和“验证平抛运动中的机械能守恒”等。
以“验证自由落体运动中的机械能守恒”实验为例：实验原理：在自由落体运动中，物体只受重力作用，如果机械能守恒，那么下落过程中重力势能的减少量应该等于动能的增加量。
实验器材：打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺等。
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2019年高考物理知识点总结复习：验证机械
能守恒定律
【实验目的】
学会用打点计时器验证验证机械能守恒定律的实验方法和技能。
【实验器材】
打点计时器、纸带、复写纸、低压电源、重物(附纸带夹子)、刻度尺、铁架台(附夹子)、导线。
【实验原理】
只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量。
利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度，计算出瞬时速度，即可验证物体重力势能的减少量与物体动能的增加量相等。
【实验步骤】
1.将打点计时器固定在支架上，并用导线将打点计时器接在交流电源上；
2.将纸带穿过打点计时器，纸带下端用夹子与重物相连，手提纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方；
3.接通电源，松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列小点；
4.重复实验几次，从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的纸带进行测量；
5.记下第一个点的位置O，在纸带上选取方便的个连续点1，2，3，4，5，用刻度尺测出对应的下落高度h1，h2，...；
6.用公式计算各点对应的瞬时速度；
7.计算各点对应的势能减少量和动能增加量，进行比较。