专题61 验证机械能守恒定律-2019高考物理一轮复习专题详解(原卷版)

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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。

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。

验证机械能守恒定律试题 2019年高考物理一轮复习 Word版含解析

9月7日验证机械能守恒定律高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆（2018·湖北麻城一中高考冲刺卷）某同学利用如图所示探究“机械能守恒定律”。

实验步骤如下：（1）用游标卡尺测出挡光片的宽度d；（2）按图竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在铁架台上固定一位置指针，标示出弹簧不挂钩码时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度x0；（3）测量出钩码质量m，用轻质细线在弹簧下方挂上钩码，测量出平衡时弹簧的长度x1，并按图所示将光电门组的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为g，则此弹簧的劲度系数k=_______；（4）用手缓慢地将钩码向上托起，直至遮光条恰好回到弹簧原长标记指针的等高处（保持细线竖直），迅速释放钩码使其无初速下落，光电门组记下遮光条经过的时间 t，则此时重锤下落的速度=________；（5）弹簧的弹性势能增加量__________，（用题目所给字母符号表示）；（6）钩码减小的机械能∆E=________；（用题目所给字母符号表示）（7）若∆E P与∆E近似相等时，说明系统的机械能守恒。

【参考答案】（3）（4）（5）（6）【试题解析】（3）根据平衡条件可得，解得此弹簧的劲度系数；（4）在很短时间内，根据平均速度等于瞬时速度，此时重锤下落的速度；（5）弹簧的弹性势能增加量；（6）该过程中重力势能的减小量，动能的增加量为，故钩码减小的机械能。

【知识补给】实验注意事项（1）实验原理：E p1+E k1=E p2+E k2，即ΔE p+ΔE k=0。

重力势能减少量等于动能增加量。

（2）验证机械能守恒定律的实验装置常见的有两种：自由落体的重物，由光电门或拖动的纸带测速度；气垫导轨与滑块，由光电门测速度。

实际上只要某一模型中摩擦力、空气阻力很小，可视为只有重力做功，就能够以之验证机械能守恒，如平抛、摆球等。

（3）由于气垫导轨产生的气垫将滑块和导轨隔开，阻力极小，则可认为滑块与气垫导轨间无摩擦。

2019版高考物理一轮练习：实验6 验证机械能守恒定律

第五章实验六对应演练·迁移运用1.如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带夹子的重锤、天平．回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有__AD__.(填入正确选项前的字母)A．刻度尺B．秒表C．0～12 V的直流电源D．0～12 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有__纸带和打点计时器之间有摩擦；用刻度尺测量长度时读数有误差__.(写出两个原因)解析本实验需测量长度，但不需要计时，选项A正确，B错误；打点计时器需要用交流电源，选项C错误，选项D正确．(2)摩擦和长度测量读数问题是产生误差的主要原因．2．小张同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，小李同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验．(1)图甲中A、B、C、D、E表示部分实验器材，小张同学需要在图中选用的器材__AB__；小李同学需在图中选用的器材__BDE__.(用字母表示)(2)小李同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图所示的两条纸带①和②.纸带__①__的加速度大(选填“①”或“②”)，其加速度大小为__2.5_m/s2(2.3～2.7_m/s2均可)__.解析 (1)要采用落体法做“验证机械能守恒定律”实验，需要下落的重物A 和计时用的打点计时器B ；要做“探究加速度与力、质量关系”实验，需要研究对象小车D ，拉动小车的钩码E 及计时用的打点计时器B ．(2)纸带①的加速度大小为a 1＝x 5＋x 4－(x 3＋x 2)4T 2＝[(38.10－34.20)－(34.20－30.70)]×10－24×0.022m/s 2＝2.5 m/s 2，纸带②的加速度大小为a 2＝x 5＋x 4－(x 3＋x 2)4T 2＝[(35.90－32.35)－(32.35－29.00)]×10－24×0.022m/s 2＝1.25 m/s 2，因此纸带①的加速度大，大小为2.5 m/s 2.3．(2017·上海浦东模拟)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)，所用电源的频率为50 Hz ，计数点间的距离如图乙所示．已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则：(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v 5＝__2.4__m/s ；(2)在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量ΔE k ＝__0.58__J ，系统重力势能的减少量ΔE p ＝__0.60__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 ＝__9.7__m/s 2.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 25－0≈0.58 J ，ΔE p ＝m 2gh 5－m 1gh 5＝0.60 J. (3)由(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 2知v 22＝(m 2－m 1)gh m 1＋m 2，即图线的斜率k ＝(m 2－m 1)g m 1＋m 2＝5.821.20，解得g ＝9.7 m/s 2.4．利用图甲装置做“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__. 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，在下列器材中，还必须使用的两种器材是__AB__.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h A 、h B 、h C .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ΔE p ＝__－mgh B __，动能变化量ΔE k ＝__12m ⎝⎛⎫h C －h A 2T 2__.④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是__C__. A ．利用公式v ＝gt 计算重物速度 B ．利用公式v ＝2gh 计算重物速度 C ．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D ．没有采用多次实验取平均值的方法⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O 的距离h ，计算对应计数点的重物速度v ，描绘v 2－h 图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确．解析 ①只需要比较重物下落过程中，任意两点间的动能变化量与势能变化量是否相等，即可验证机械能是否守恒，故选A ．②打点计时器需要接交流电源，故选A ；还需要用刻度尺测量重物下落的高度，故还要选B ．③从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能减少mgh B ，变化量为－mgh B ；打B 点的速度v B ＝h C －h A 2T ，动能E k ＝m v 2B2，联立解得E k ＝12m ⎝⎛⎭⎫h C －h A 2T 2，故动能变化量ΔE k ＝E k －0＝12m (h C －h A 2T )2.④由于存在空气阻力和摩擦阻力的影响，导致重力势能的减少量大于动能的增加量，产生系统误差，多次实验取平均值无法消除系统误差，故选项C 正确．⑤在重物下落h 的过程中，若阻力F f 恒定，由动能定理得，mgh －F f h ＝m v 22，解得v 2＝2(g －F f m )h ，故v 2－h 图象是一条过原点的直线，但还要看图线的斜率是否在误差允许的范围内接近2g ，才能用该法验证机械能守恒定律．答案 ⑤该同学的判断依据不正确．在重物下落h 的过程中，若阻力f 恒定，由mgh －fh ＝12m v 2－0得，v 2＝2(g －fm )h 可知，v 2－h 图象就是过原点的一条直线．要想通过v 2－h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g .。

2019版高考物理一轮复习(全国1卷B版)教师用书：专题六机械能及其守恒定律 PDF版含答案

ң
确定力和位移方向的夹角
ң
根据公式Ｗ＝Ｆｌｃｏｓ α 计算
为负值，其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对路程的乘积，即恰等于系统因摩擦而损失的机械能㊂（Ｗ１＋Ｗ２＝－Ｑ，其中Ｑ就是在摩擦过程中产生的热量）况：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的数值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积，即Ｑ＝Ｆｆｌ相㊂（１）一对作用力与反作用力做功情形分析 ③一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化和转移的情
分速度㊂
②利用Ｐ＝ＦｖＦ，其中ｖＦ为物体的速度ｖ在力Ｆ方向上的 ③利用Ｐ＝Ｆｖｖ，其中Ｆｖ为物体受的外力Ｆ在速度ｖ方向上
专题六㊀机械能及其守恒定律的分力㊂出功率㊂功率㊂
４９㊀
��
作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，同时存在，同
的料车沿３０ʎ 角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长Ｌ为４ｍ，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，ｇ取１０Ｎ／ｋｇ，求这一过程中：

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。

高考物理一轮复习6.4机械能守恒定律--功能关系和能量守恒定律-(原卷版+解析)

【巧学妙记】
考向二功能关系与图像的结合
【典例3】(2021·湖北高考)如图(a)所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图(b)所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为()
A．m＝0.7 kg，f＝0.5 NB．m＝0.7 kg，f＝1.0 N
考点20机械能守恒定律--功能关系和能量守恒定律
新课程标准
1.理解能量守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。能用能量守恒定律分析生产生活中的有关问题。
命题趋势
考查的内容主要体现对能量观念的认识、模型建构和科学推理等物理学科的核心素养。往往与动力学、运动学以及电磁学等主干知识相结合，并密切联系实际，难度较大，突出体现高考的选择性特征．
(1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加
(2)摩擦生热Q＝Ff·x相对
电能
安培力做功等于电能变化量
(1)安培力做正功，电能减少(2)安培力做负功，电能增加
W电能＝E2－E1＝ΔE
二、两种摩擦力做功特点的比较
类型
比较
静摩擦力做功
滑动摩擦力做功
不同点
能量ห้องสมุดไป่ตู้转化方面
只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能
试题情境
生活实践类
各种体育比赛项目、各种生产工具、各种娱乐项目和传送带等．
功能关系的理解和应用、能量守恒及转化问题
学习探究类
含弹簧系统能量守恒问题，传送带、板块模型的功能关系的理解和应用、能量守恒及转化问题
考向一功能关系的理解和应用
考向二功能关系与图像的结合

专题6.2 机械能守恒定律及其应用(真题精讲)-2019领军高考物理真题透析一轮复习(原卷版)

（一）真题速递1.(2018·江苏高考·T4)从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面。

忽略空气阻力,该过程中小球的动能E k与时间t的关系图象是()2.(2018·江苏高考·T7)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置。

物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点。

在从A到B的过程中,物块()A.加速度先减小后增大B.经过O点时的速度最大C.所受弹簧弹力始终做正功D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功3.（2017新课标Ⅱ17）如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物快以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为（重力加速度为g）A.216v gB.28v gC.24v gD.22v g4.（2017新课标Ⅱ 19）19.如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M ，N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为0T ,若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P 经过M,Q 到N 的运动过程中A.从P 到M 所用的时间等于0/4TB.从Q 到N 阶段，机械能逐渐变大C. 从P 到Q 阶段，速率逐渐变小D.从M 到N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功5．(2015·全国卷ⅡT 21)如图所示，滑块a 、b 的质量均为m ，a 套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h ，b 放在地面上．a 、b 通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动．不计摩擦，a 、b 可视为质点，重力加速度大小为g .则( )A ．a 落地前，轻杆对b 一直做正功B ．a 落地时速度大小为2ghC ．a 下落过程中，其加速度大小始终不大于gD ．a 落地前，当a 的机械能最小时，b 对地面的压力大小为mg6．(2016·全国卷丙T 24)如图所示，在竖直平面内有由14圆弧AB 和12圆弧BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点B 平滑连接．AB 弧的半径为R ，BC 弧的半径为R 2.一小球在A 点正上方与A 相距R4处由静止开始自由下落，经A 点沿圆弧轨道运动．(1)求小球在B、A两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．（二）考纲解读本讲共1个考点，一个二级考点，本讲高考频率非常高，几乎年年考，考题设计到有大题也有小题也有实验题。

专题61 验证机械能守恒定律-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)

知识回顾本实验中以自由落体运动为例，验证机械能守恒定律，实验中需要验证的等式：212mgh mv = ，即212gh v = ，所以实验中不需要测量物体的质量， 2.选择纸带的原则：用212mgh mv =验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2mm 的纸带。

若1、2两点间的距离大于2mm ，这是由于先释放纸带，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.3.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力（如空气阻力、打点计时器阻力）做功，故动能的增加量△E k 、稍小于重力势能的减少量AE p 。

，即k p E E <∆，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.4、本实验中还可以利用自由落体运动的一段轨迹验证机械能守恒定律，此时需要验证的等式为：2201122mg h mv mv ∆= 5、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2mm 就无关紧要了，只要后面的点迹清晰就可选用。

例题分析【例1】 . 利气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装示意图如图1所示：（1）实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m ，将导轨调至水平．②用游标卡尺测量挡光条的宽度L ，结果如图所示，由此读出L=_____mm ．③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．⑤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△t1和△t2．⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．（2）用表示直接测量量的字写出下列所求物理量的表达式：①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和码）的总动能分别为E k1=_____________和E k2=____________．②如果表达式_____________成立，则可认为验证了机械能守恒定律．【答案】10.90【例2】用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．⑴下列物理量中，必需直接测量的是________（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⑵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为相邻的连续计时点．根据测得的x1、x2、x3、x4，写出重锤由B点到D点重力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（2）mg（x3-x1），，小于（2）选取B、D两点为初末位置研究机械能守恒．重物减少的重力势能是△E p=mgh=mg（x3-x1），根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，；则从B到D动能的变化量：；由于空气阻力和摩擦力阻力的作用，重物动能的增加总是小于重力势能的减小．学科&网专题练习1 . 某探究性学习小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

2019年高考物理一轮复习精品资料实验六验证机械能守恒定律(教学案) 含解析

2019年高考物理一轮复习精品资料1.掌握验证机械能守恒定律的方法.2.会用图象法处理实验数据以达到验证目的．【实验目的】 1.验证机械能守恒定律．【实验原理】1．在只有重力做功的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。

2．物体做自由落体运动，设物体的质量为m ，下落h 高度时的速度为v ，则势能的减少量为mgh ，动能的增加量为212mv 。

如果212mgh mv =即212gh v =，就验证了机械能守恒定律。

3．速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度2t t v v =。

计算打第n 个点瞬时速度的方法是：测出第n 个点的相邻前后两段相等时间T 内下落的距离n x 和1n x +，由公式12n n n x x v T ++=或112n n n h h v T+-+=算出，如图所示。

【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)．【实验步骤】1．将实验装置按要求装好（如图），将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。

2．先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。

3．接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样计数器就在纸带上打下一系列点。

4．重复以上步骤，多做几次。

5．从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近2 mm 并且点迹清晰的纸带进行测量。

6．在挑选的纸带上，记下第一点的位置O ，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、.…并量出各点到位置O 的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、4、…时下落的高度1234h h h h 、、、、7．利用公式122v v v +=中分别求出物体在打下点2、3、4、…时瞬时速度1234v v v v 、、、、8．把得到的数据填入表格，算出重物运动到点2、3、4、…减少的重力势能234mgh mgh mgh 、、、再算出物体运动到点2、3、4、…增加的动能222234111222mv mv mv 、、、，根据机械能守恒定律比较2212mv 与2mgh ，2312mv 与3mgh ，2412mv 与4mgh …，结果是否一致。

专题60 验证动能定理-2019高考物理一轮复习专题详解(原卷版)

知识回顾1.实验中通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍地增加，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体值2.测小车速度时，应选纸带上点迹均匀的部分，也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点.探究弹力做功与速度变化的关系时，根据实验数据，不好直接得出功与速度变化的函数关系，为了直观、更容易得出实验结论，采用图像法，即首先画W-v图像、再画W-v2图像、W-v3图像，看哪一个图像是直线.3.除了课本上设计的实验方案外，还经常用探究牛顿第二定律的装置用钩码牵引小车做实验验证动能定理，第二种方案在各地高考中考查频率较高。

例题分析【例1】. 在“探究动能定理”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置，在水平气垫导轨上安装了两个光电门M、N，滑块上固定一遮光条，细线绕过定滑轮将滑块与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码．已知遮光条的宽度为d，滑块与遮光条的总质量为m．（1）接通气源，滑块从A位置由静止释放，读出遮光条通过光电门M、N的时间分别为t1、t2，力传感器的示数F，改变钩码质量，重复上述实验．①为探究在M、N间运动过程中细线拉力对滑块做的功W和滑块动能增量ΔE k的关系，还需要测量的物理量是______（写出名称及符号）．②利用上述实验中直接测量的物理量表示需探究的关系式为______．（2）保持钩码质量不变，改变光电门N的位置，重复实验，根据实验数据作出从M到N过程中细线拉力对滑块做的功W与滑块到达N点时动能E k的关系图象，如图乙所示，由图象能探究动能定理，则图线斜率约等于____，图线在横轴上的截距表示______．（3）下列不必要的实验操作和要求有______（请填写选项前对应的字母）．A．调节气垫导轨水平B．测量钩码和力传感器的总质量C．调节滑轮使细线与气垫导轨平行D．保证滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量【例2】用如图所示的实验装置验证动能定理．如图所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点（每打5个点取一个计数点），其中L1="3．07cm," L2="12．38cm," L3="27．87cm," L4=49．62cm。

2019版高考物理一轮复习实验增分专题6验证机械能守恒定律课件【优质ppt版本】

方法二：任取两点 A、B 测出 hAB，算出 ghAB 和12v2B－12v2A的值，如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝12v2B－12v2A，则说明机械能守恒定律是正确的．
方法三：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 v2，然后以12v2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出12v2 －h 图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒．
核心考点 ·分层突破
• 考点1 实验原理及误差分析 • [例1](2017·天津卷)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A于B 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
• (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B出C 的第—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____________.
七、注意事项 1．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．重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响． 3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落． 4．纸带长度选用 60 cm 左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量． 5．速度不能用 vn＝gtn 或 vn＝ 2ghn计算，否则犯了用机械能守恒定律验证机械能守恒的错误． 6．验证机械能守恒时，可以不测出重锤质量，只要比较12v2n和 ghn 是否相等即可验证机械能是否守恒．

2019高考物理(课标)一轮复习课件：专题六机械能守恒定律

一定做了负功。
例1 如图所示,质量为M的滑块,置于光滑水平地面上,其上有一半径为 R的光滑圆槽,现将一质量为m的物体从圆弧的最高点滑下,在下滑过程中,M对m的弹力做功W1,m对M的弹力做功W2,则 ( )
1 4
A.W1=0,W2=0
C.W1=0,W2>0
B.W1<0,W2>0
D.W1>0,W2<0
定功率,但是机械不能长时间超负荷运行,否则会损坏机械设备,缩短其使用寿命。由P=Fv可知,在功率一定的条件下,发动机产生的牵引力F 跟运转速度v成反比。
<重点难点>
一、正功、负功的判定
1.根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于判断质点做直线运动时恒力的功。恒力做功的公式W=Fx cos α,90°<α≤180°做负功,0≤α <90° 做正功,α=90°不做功。 2.根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功。设力的方向和瞬时速度方向夹角为θ,当0°≤θ<90°时力做正功,当90°<θ≤180°时力做负功,当θ=90°时,力做的功为零。 3.从能量的转化角度来进行判断。若有能量转化,则应有力做功。此法常用于判断两个相联系的物体。

3
(2)重力mg做的功WG=-mgR(1-cos 60°)=-50 J。
(3)物体受到的支持力FN始终与物体的运动方向垂直,所以W =0。 F
N
(4)因物体在拉力F作用下缓慢移动,则物体处于动态平衡状态,合外力做
功为零,所以WF+WG+W =0,则W =-WF-WG=-62.8 J+50 J=-12.8 J。 F F
解析
(1)将圆弧面分成很多小段l1、l2、…、ln,拉力在每小段上做的

专题6.2 机械能守恒定律及其应用(高效演练)-2019领军高考物理真题透析一轮复习(原卷版)

（五）高效演练1. (2018·河南郑州质检)下列说法正确的是()A.如果物体所受到的合力为零，则其机械能一定守恒B.如果物体所受到的合力做的功为零，则其机械能一定守恒C.物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能一定守恒D.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒2．不计空气阻力，下列运动的物体中机械能不守恒的是()A．起重机吊起物体匀速上升B．物体做平抛运动C．圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动D．一个轻质弹簧上端固定，下端系一个重物，重物在竖直方向上下振动(以物体和弹簧整体为研究对象)3.(多选)如图1所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是()图1A.物体的重力势能减少，动能增加B.斜面体的机械能不变C.斜面体对物体的弹力垂直于接触面，不对物体做功D.物体和斜面体组成的系统机械能守恒4.如图2所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍.当B位于地面上时，A恰与圆柱轴心等高.将A由静止释放，B上升的最大高度是()图2A.2RB.5R 3C.4R 3D.2R 35.如图3所示，由光滑细管组成的轨道固定在竖直平面内，AB 段和BC 段是半径为R 的四分之一圆弧，CD 段为平滑的弯管.一小球从管口D 处由静止释放，最后能够从A 端水平抛出落到地面上.关于管口D 距离地面的高度必须满足的条件是( )图3A.等于2RB.大于2RC.大于2R 且小于52RD.大于52R6. 如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1 kg 和 2 kg 的可视为质点的小球A 和B ，两球之间用一根长L ＝0.2 m 的轻杆相连，小球B 距水平面的高度h ＝0.1 m ．两球由静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g 取10 m/s 2.则下列说法中正确的是( )A ．整个下滑过程中A 球机械能守恒B ．整个下滑过程中B 球机械能守恒C ．整个下滑过程中A 球机械能的增加量为23 JD ．整个下滑过程中B 球机械能的增加量为23J7.如图6所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1 kg 和2 kg 的可视为质点的小球A 和B ，两球之间用一根长L ＝0.2 m 的轻杆相连，小球B 距水平面的高度h ＝0.1 m.两球由静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g 取10 m/s 2.则下列说法中正确的是( )图6A.整个下滑过程中A 球机械能守恒B.整个下滑过程中B 球机械能守恒C.整个下滑过程中A 球机械能的增加量为23 JD.整个下滑过程中B 球机械能的增加量为23J8. (多选)如图所示，质量分别为m 和2m 的两个小球a 和b ，中间用轻质杆相连，在杆的中点O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在b 球顺时针摆动到最低位置的过程中( )A ．b 球的重力势能减少，动能增加，b 球机械能守恒B ．a 球的重力势能增加，动能也增加，a 球机械能不守恒C ．a 球、b 球组成的系统机械能守恒D ．a 球、b 球组成的系统机械能不守恒9.(多选)如图7所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d ，杆上的A 点与定滑轮等高，杆上的B 点在A 点下方距离为d 处.现将环从A 处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是( )图7A.环到达B 处时，重物上升的高度h ＝d2B.环到达B 处时，环与重物的速度大小相等C.环从A 到B ，环减少的机械能等于重物增加的机械能D.环能下降的最大高度为43d10.如图8所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态.现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L ，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中( )图8A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了3mgLC.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变11.如图9所示，半径为R 的光滑半圆轨道ABC 与倾角θ＝37°的粗糙斜面轨道DC 相切于C ，圆轨道的直径AC 与斜面垂直.质量为m 的小球从A 点左上方距A 点高为h 的P 点以某一速度水平抛出，刚好与半圆轨道的A 点相切进入半圆轨道内侧，之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到与抛出点等高的D 处.已知当地的重力加速度为g ，取R ＝509h ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，不计空气阻力.求：(1)小球被抛出时的速度v 0；(2)小球到达半圆轨道最低点B 时，对轨道的压力大小； (3)小球从C 到D 过程中克服摩擦力做的功W .12.如图10所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧静止放于光滑斜面上，其一端固定，另一端恰好与水平线AB 平齐；长为L 的轻质细绳一端固定在O 点，另一端系一质量为m 的小球，将细绳拉至水平，此时小球在位置C .现由静止释放小球，小球到达最低点D 时，细绳刚好被拉断，D 点与AB 相距h ；之后小球在运动过程中恰好与弹簧接触并沿斜面方向压缩弹簧，弹簧的最大压缩量为x .不计空气阻力，试求：图10(1)细绳所能承受的最大拉力F；(2)斜面倾角θ的正切值；(3)弹簧所获得的最大弹性势能E p.。

2019版一轮物理复习机械能守恒定律及其应用及解析

[课时作业]单独成册方便使用[基础题组]一、单项选择题1．在如图所示的物理过程示意图中，甲图一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°角释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动；丙图为轻绳一端连着一小球，从右偏上30°角处自由释放；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动．则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是()A．甲图中小球机械能守恒B．乙图中小球A机械能守恒C．丙图中小球机械能守恒D．丁图中小球机械能守恒解析：甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒，A正确；乙图过程中轻杆对A的弹力不沿杆的方向，会对小球做功，所以小球A的机械能不守恒，但两个小球组成的系统机械能守恒，B错误；丙图中小球在绳子绷紧的瞬间有动能损失，机械能不守恒，C错误；丁图中小球和小车组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，这是因为摆动过程中小球的轨迹不是圆弧，细绳会对小球做功，D错误．答案：A2．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A 换为质量为2m 的小球B ，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g .不计空气阻力，则小球B 下降h 时的速度为( ) A.2gh B.gh C. gh2 D ．0解析：对弹簧和小球A ，根据机械能守恒定律得弹性势能E p ＝mgh ；对弹簧和小球B ，根据机械能守恒定律有E p ＋12×2m v 2＝2mgh ，得小球B 下降h 时的速度v ＝gh ，选项B 正确．答案：B3.(2018·江南十校联考)如图所示，竖立在水平面上的轻质弹簧下端固定，将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接)，用力向下压球，使弹簧被压缩，并用细线把球和水平面拴牢(如图甲)．烧断细线后，发现球被弹起且脱离弹簧后还能继续向上运动(如图乙)．那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，下列说法正确的是( )A ．弹簧的弹性势能先减小后增大B ．球刚脱离弹簧时动能最大C ．球在最低点所受的弹力等于重力D ．在某一阶段内，球的动能减小而球的机械能增大解析：从细线被烧断到球刚脱离弹簧的运动过程中，弹簧的弹性势能转化为球的机械能，弹簧的弹性势能逐渐减小，选项A 错误；当弹簧对球的弹力与球的重力大小相等时，球的动能最大，此后弹簧继续对球做正功，但球的动能减小，而球的机械能却增大，选项D 正确，B 错误；球离开弹簧后能继续上升，说明在细线被烧断瞬间球在最低点时受到的弹力大于球的重力，选项C 错误．答案：D4.一物体沿斜面向上运动，运动过程中物体的机械能E 与竖直高度h 的关系图像如图所示，其中0～h 1过程的图线为平行于横轴的直线，h 1～h 2过程的图线为倾斜直线．根据该图像，下列判断正确的是( )A ．物体在0～h 1过程中除重力外不受其他力的作用B ．物体在0～h 1过程中重力和其他力都做功C ．物体在h 1～h 2过程中合力与速度的方向一定相反D．物体在0～h2过程中动能可能一直保持不变解析：0～h1过程的图线为平行于横轴的直线，说明物体的机械能不变，即除重力以外没有其他力做功，但并非不受其他力的作用，选项A、B错误；在h1～h2过程中由于物体的机械能减少，而重力势能增加，所以动能减少，合力对物体做负功，即合力与速度方向相反，选项C正确；在0～h1过程中物体的机械能不变，但重力势能增加，所以动能减小，不可能保持不变，选项D错误．答案：C5.如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑过程中()A．圆环机械能守恒B．橡皮绳的弹性势能一直增大C．橡皮绳的弹性势能增加了mghD．橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大解析：圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和橡皮绳的拉力，所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和橡皮绳组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故A错误；橡皮绳的弹性势能随橡皮绳的形变量的变化而变化，由题图知橡皮绳先缩短后再伸长，故橡皮绳的弹性势能先不变再增大，故B错误；根据系统的机械能守恒，圆环的机械能减少了mgh，那么圆环的机械能的减少量等于橡皮绳的弹性势能增大量，为mgh，故C正确；在圆环下滑过程中，橡皮绳再次达到原长时，该过程中圆环的动能一直增大，但不是最大，沿杆方向合力为零的时刻，圆环的动能最大，故D错误．答案：C二、多项选择题6.如图所示，某极限运动爱好者(可视为质点)尝试一种特殊的高空运动．他身系一定长度的弹性轻绳，从距水面高度大于弹性轻绳原长的P点以水平初速度v0跳出．他运动到图中a点时弹性轻绳刚好拉直，此时速度与竖直方向的夹角为θ，轻绳与竖直方向的夹角为β，b为运动过程的最低点(图中未画出)，在他运动的整个过程中未触及水面，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是()A．极限运动爱好者从P点到b点的运动过程中机械能守恒B ．极限运动爱好者从P 点到a 点时间的表达式为t ＝v 0g tan θC ．极限运动爱好者到达a 点时，tan θ＝tan βD ．弹性轻绳原长的表达式为l ＝v 20g sin β tan θ解析：极限运动爱好者从P 点到b 点的运动过程中，爱好者和弹性绳组成的系统机械能守恒，爱好者的机械能不守恒，故A 错误；极限运动爱好者从P 点到a 点的过程中做平抛运动，根据几何关系有tan θ＝v 0v y ，解得v y ＝v 0tan θ，则运动时间t ＝v y g ＝v 0g tan θ，故B 正确；根据几何关系得tan β＝v 0t 12gt 2＝2v 0gt ＝2·v 0v y ＝2tan θ，故C 错误；根据几何关系得：弹性轻绳原长的表达式l ＝v 0t sin β＝v 20g sin βtan θ，故D 正确．答案：BD7.(2018·河南开封模拟)如图所示，质量分别为m 和2m 的两个小球A 和B ，中间用长为2L 的轻杆相连，在杆的中点O 处有一固定水平转动轴，把杆置于水平位置后由静止释放，在B 球顺时针转动到最低位置的过程中( )A ．A 、B 两球的角速度大小始终相等B ．重力对B 球做功的瞬时功率一直增大C ．B 球转动到最低位置时的速度大小为 23gLD ．杆对B 球做正功，B 球机械能不守恒解析：A 、B 两球用轻杆相连，角速度大小始终相等，选项A 正确；杆在水平位置时，重力对B 球做功的瞬时功率为零，杆在竖直位置时，B 球的重力和速度方向垂直，重力对B 球做功的瞬时功率也为零，但在其他位置重力对B 球做功的瞬时功率不为零，因此，重力对B 球做功的瞬时功率先增大后减小，选项B 错误；设B 球转动到最低位置时的速度为v ，两球角速度大小相等，转动半径相等，所以两球的线速度大小也相等，对A 、B 两球和杆组成的系统，由机械能守恒定律得，2mgL －mgL ＝12(2m )v 2＋12m v 2，解得v ＝23gL ，选项C 正确；B 球的重力势能减少了2mgL ，动能增加了23mgL ，机械能减少了，所以杆对B 球做负功，选项D 错误．答案：AC8.如图所示，光滑圆弧槽在竖直平面内，半径为0.5 m ，小球质量为0.10 kg ，从B 点正上方0.95 m 高处的A 点自由下落，落点B 与圆心O 等高，小球由B 点进入圆弧轨道，飞出后落在水平面上的Q 点，DQ 间的距离为2.4 m ，球从D 点飞出后的运动过程中相对于DQ 水平面上升的最大高度为0.80 m ，取g ＝10 m/s 2.不计空气阻力，下列说法正确的是( )A ．小球经过C 点时轨道对它的支持力大小为6.8 NB ．小球经过P 点的速度大小为3.0 m/sC ．小球经过D 点的速度大小为4.0 m/sD ．D 点与圆心O 的高度差为0.30 m解析：设小球经过C 点的速度为v 1，由机械能守恒定律有mg (H ＋R )＝12m v 12，由牛顿第二定律有F N －mg ＝m v 21R ，代入数据解得F N ＝6.8 N ，A 正确；设小球过P 点时速度为v P ，小球由P 到Q 做平抛运动，有h ＝12gt 2，x 2＝v P t ，代入数据解得v P ＝3.0 m/s ，B 正确；对球从A 到P ，由动能定理得mg (H ＋h OD )－mgh ＝12m v 2P ，解得h OD ＝0.30 m ，D 正确；由机械能守恒定律有mg (H ＋h OD )＝12m v 2D ，解得v D ＝5.0 m/s ，C 错误．答案：ABD[能力题组]一、选择题9.(2018·湖北黄石高三质检)如图所示，光滑水平台上物体B 通过轻绳跨过一定滑轮与物体A 相连，m A ＝2m B ，绳刚好拉直时物体A 距离地面高为H ，物体B 距离定滑轮足够远，物体A 、B 由静止开始释放，不计摩擦阻力，下列说法正确的是( )A ．物体A 机械能守恒B ．物体A 、B 构成的系统机械能不守恒C ．物体A 落地时的速度为 2gH 3D ．物体A 落地时的速度为2gH3解析：对物体A 受力分析可知，A 受重力和拉力的作用，由于拉力做功，故机械能不守恒，选项A 错误；对物体A 、B 构成的系统分析可知，系统内只有重力做功，故机械能守恒，选项B 错误；对物体A 、B 构成的系统进行分析，由机构能守恒定律可得m A gH ＝12(m A ＋m B )v 2，解得v ＝2gH 3，故选项C 错误，D 正确．答案：D10.(2018·河北保定模拟)如图所示，半径为R 的细圆管(管径可忽略)内壁光滑，竖直放置，一质量为m 、直径略小于管径的小球可在管内自由滑动，测得小球在管顶部时与管壁的作用力大小为mg ，g 为当地重力加速度，则( ) A ．小球在管顶部时速度大小为2gR B ．小球运动到管底部时速度大小可能为2gRC ．小球运动到管底部时对管壁的压力可能为5mgD ．小球运动到管底部时对管壁的压力为7mg解析：小球在管顶部时可能与外壁有作用力，也可能与内壁有作用力．如果小球与外壁有作用力，对小球受力分析可知2mg ＝m v 2R ，可得v ＝2gR ，其由管顶部运动到管底部的过程中由机械能守恒有12m v 21＝2mgR ＋12m v 2，可以解出v 1＝6gR ，小球在底部时，由牛顿第二定律有F N1－mg ＝m v 21R ，解得F N1＝7mg .如果小球与内壁有作用力，对小球受力分析可知，在最高点小球速度为零，其由管顶部运动到管底部的过程中由机械能守恒有12m v 22＝2mgR ，解得v 2＝4gR ，小球在底部时，由牛顿第二定律有F N2－mg ＝m v 22R ，解得F N2＝5mg .故C 对，A 、B 、D 错．答案：C11.(多选)如图所示，长为3L 的轻杆ab 可绕水平轴O 自由转动，Oa ＝2Ob ，杆的上端固定一质量为m 的小球(可视为质点)，质量为M 的正方体物块静止在水平面上，不计一切摩擦阻力．开始时，竖直轻细杆右侧紧靠着正方体物块，由于轻微的扰动，杆逆时针转动，带动物块向右运动，当杆转过60°角时杆与物块恰好分离．重力加速度为g .当杆与物块分离时，下列说法正确的是( )A ．小球的速度大小为 8mgL 4m ＋MB ．小球的速度大小为 32mgL 16m ＋MC ．物块的速度大小为 2mgL 4m ＋MD ．物块的速度大小为 2mgL 16m ＋M解析：设轻杆的a 端(小球)、b 端、物块的速度分别为v a 、v b 、v M .根据系统的机械能守恒得mg ·2L (1－cos 60°)＝12m v 2a ＋12M v 2M ①a 端与b 端的角速度相等，由v ＝rω，得v a ＝2v b .b 端的线速度沿水平方向的分速度等于物块的速度，即v b cos 60°＝v M ，所以v b ＝2v M ，v a ＝4v M ②联立①②式解得v a ＝32mgL 16m ＋M ，v M ＝2mgL 16m ＋M，故选B 、D. 答案：BD12.(多选)如图所示，M 为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块，abcd 是半径为R 的34光滑圆弧形轨道，a 为轨道的最高点，de 面水平且有一定长度．今将质量为m 的小球在d 点的正上方高为h 处由静止释放，让其自由下落到d 处切入轨道内运动，不计空气阻力，则( )A ．只要h 大于R ，释放后小球就能通过a 点B ．只要改变h 的大小，就能使小球通过a 点后，既可能落回轨道内，又可能落到de 面上C ．无论怎样改变h 的大小，都不可能使小球通过a 点后落回轨道内D ．调节h 的大小，可以使小球飞出de 面之外(即e 的右侧)解析：要使小球到达最高点a ，则在最高点时有mg ＝m v 2R ，得通过最高点的最小速度v ＝gR ，由机械能守恒定律得mg (h －R )＝12m v 2，得h ＝32R ，即h ≥32R 时，小球才能通过a 点，A 错误．若小球能达到a 点，并从a 点以最小速度平抛，有R ＝12gt 2，x＝v t ＝2R ，所以，无论怎样改变h 的大小，都不可能使小球通过a 点后落回轨道内，B 错误，C 正确．如果h 足够大，可使小球的平抛速度足够大，小球可能会飞出de 面之外，D 正确．答案：CD二、非选择题13.如图所示，ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道，其中ABC的末端水平，DEF是半径为r＝0.4 m的半圆形轨道，其直径DF沿竖直方向，C、D可看作重合的点．现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H处由静止释放．(g取10 m/s2)(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动，H至少多高？(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值，小球可击中与圆心等高的E点，求h.解析：(1)小球沿ABC轨道下滑，机械能守恒，设到达C点时的速度大小为v，则mgH＝12m v2①小球能在竖直平面内做圆周运动，在圆周最高点必须满足mg≤m v2 r②①②两式联立并代入数据得H≥0.2 m.(2)若h<H，小球过C点后做平抛运动，设球经C点时的速度大小为v x，则击中E点时，竖直方向上有r＝12gt2③水平方向上有r＝v x t④又由机械能守恒定律有mgh＝12m v2x⑤由③④⑤联立可解得h＝r4＝0.1 m.答案：(1)0.2 m(2)0.1 m14.如图所示，物体A、B用绕过光滑定滑轮的细线连接，离滑轮足够远的物体A置于光滑的平台上，物体C中央有小孔，C放在物体B上，细线穿过C的小孔．“U”形物D固定在地板上，物体B可以穿过D的开口进入其内部而物体C又恰好能被挡住．物体A、B、C的质量分别为m A＝8 kg、m B＝10 kg、m C＝2 kg，物体B、C一起从静止开始下降H1＝3 m后，C与D发生没有能量损失的碰撞，B继续下降H2＝1.17 m后也与D发生没有能量损失的碰撞．g取10 m/s2，求：(1)物体C与D碰撞时的速度大小；(2)物体B 与D 碰撞时的速度大小；(3)B 、C 两物体分开后经过多长时间第一次发生碰撞．解析：(1)由于平台是光滑的，物体A 、B 、C 整体在运动过程中机械能守恒，则有(m B ＋m C )gH 1＝12(m A ＋m B ＋m C )v 2C代入数据得v C ＝6 m/s.(2)物体C 与D 碰撞后，物体A 、B 继续运动，满足机械能守恒，则有m B gH 2＝12(m A ＋m B )(v 2B －v 2C )代入数据得v B ＝7 m/s.(3)物体C 与D 碰撞后，物体B 在继续下落过程中的加速度为a ＝m B g m A ＋m B＝509 m/s 2 下落所用时间t ′＝v B －v C a ＝0.18 s B 、C 与D 碰撞后无机械能损失，都以原速率反弹，做竖直上抛运动，取竖直向上为正方向，设C 反弹后经过时间t 后B 、C 两物体相碰，则有h C ＝v C t －12gt 2h B ＝v B (t －t ′)－12g (t －t ′)2h B ＝h C ＋H 2联立解得t ＝0.93 s.答案：(1)6 m/s (2)7 m/s (3)0.93 s。

2019版高考物理(江苏版)一轮配套讲义：专题六机械能守恒定律

专题六机械能守恒定律【考纲解读】考点内容解读要求五年高考统计常考题型预测热度20132014201520162017功和功率功和功率Ⅱ选择题★★★动能定理动能动能定理Ⅱ9,4分3,3分选择题★★★机械能守恒定律重力势能Ⅱ选择题★★★弹性势能Ⅱ选择题★★★机械能守恒定律及其应用Ⅱ14,16分计算题★★★功能关系能量守恒能量守恒Ⅱ5,3分9,4分15,16分选择题计算题★★★分析解读这一专题内容本身是高考的重点,同时功与能的关系贯穿于整个高中物理学,在电学和热学部分离不开功与能的分析计算。

能理解并会运用规律去分析解决功与能的问题。

近几年往往在选择题和计算题中考查多物体的机械能守恒问题和弹簧问题。

【命题探究】(1)支持力的大小N=mg cosα(2)根据几何关系s x=x·(1-cosα),s y=x·sinα且s=√s x2+s y2解得s=√2(1−cosα)·x(3)B的下降高度s y=x·sinα根据机械能守恒定律mgs y=m v A2+m v B2根据速度的定义得v A=,v B=则v B=√2(1−cosα)·v A解得v A=√2gxsinα3−2cosα【五年高考】考点一功和功率1.(2017课标Ⅱ,14,6分)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。

小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心答案A2.(2016课标Ⅱ,21,6分)(多选)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连。

现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点。

已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且★ONM<★OMN<。

在小球从M点运动到N点的过程中,()A.弹力对小球先做正功后做负功B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差答案BCD3.(2015海南单科,3,3分)假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。

第四讲验证机械能守恒定律(原卷版+解析)

第四讲验证机械能守恒定律➢ 知识梳理一、实验原理及操作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．速度的测量：做匀变速直线运动的物体某段位移中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度。

计算打第n 点速度的方法：测出第n 点与相邻前后点间的距离x n 和x n ＋1，由公式v n ＝x n ＋x n ＋12T 计算，或测出第n －1点和第n ＋1点与起始点的距离h n －1和h n ＋1，由公式v n ＝h n ＋1－h n －12T算出，如图所示。

3．安装置：如图所示，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。

4．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。

5．选纸带：分两种情况说明(1)用12mv 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且第1、2两点间距离接近2 mm 的纸带。

若第1、2两点间的距离大于2 mm ，则可能是由于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12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 验证时，处理纸带时不必从起始点开始计算重力势能的大小，这样，纸带上打出的起始点O 后的第一个0.02 s 内的位移是否接近2 mm ，以及第一个点是否清晰也就无关紧要了，实验打出的任何一条纸带，只要后面的点迹清晰，都可以用来验证机械能守恒定律。

二、数据处理及分析 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O 点量起，一次将所打各点对应重物下落高度测量完，二是多测几次取平均值。