第五章 第5单元 二 验证机械能守恒定律 知能演练场
2020届高考物理总复习第五章机械能高效演练创新预测实验六验证机械能守恒定律(含解析)新人教版
验证机械能守恒定律1.(2019·湛江模拟)如图甲所示，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50 Hz。
(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，如图乙所示。
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。
①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、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1.76 cm，FG的距离是3.71 cm，则可计算得出当地的重力加速度是_________ m/s2。
(计算结果保留三位有效数字)【解析】(1)因为比较mgh、mv2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力，图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确；实验供选择的重物应该是相对质量较大、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；实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，对减小实验误差没有影响，故D错误。
(2)①由OA、OB和OG的长度测量值，不能求得各点的瞬时速度，从而不能确定两者的动能变化，也无法求解重力势能的变化，故A错误；由OE、DE和EF的长度测量值，依据DE和EF 的长度，可求得E点的瞬时速度，从而求得O到E点的动能变化，因知道OE间距，则可求得重力势能的变化，可以验证机械能守恒，故B正确；由BD、BF和EG的长度测量值，依据BD 和EG的长度，可分别求得C点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，但不能由BF确定重力势能的变化，从而无法验证机械能守恒，故C错误；由AC、BF和EG的长度测量值，依据AC和EG长度，只可分别求得B点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，再由BF间距可求得重力势能的变化，则可验证机械能守恒，故D正确。
机械能及其守恒定律
工具
必修2 第五章 机械能及其守恒定律
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4．发动机旳功率 (1)发动机铭牌上旳功率是__额__定__功__率___，是发
动机长时间正常工作时旳最大输出功率． (2)实际功率：发动机实际工作时旳输出_功__率___ ，要求不大于或等于额_定__功__率_____.
工具
必修2 第五章 机械能及其守恒定律
试验五：探究动能定理
合牛顿运动定律、平抛运动和圆周运动知
试验六：验证机械能守恒定律
识、电磁学等有关内容处理综合性旳问题.
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必修2 第五章 机械能及其守恒定律
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第一讲 功和功率
工具
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一、功 1．做功旳两个不可缺乏旳原因：力和物体在 __力__旳__方__向___上发生旳位移． 2．功旳大小 (1)公式：W＝Flcos α(α为力和位移旳夹角且l对地
所示，运动过程中物体与斜面之间保持相对静 止，下列说法正确旳是( )
A．斜面体对物体m旳支持力一定做正功 B．斜面体对物体m旳摩擦力一定做正功 C．斜面体对物体m旳摩擦力可能不做功 D．斜面体对物体m旳摩擦力可能做负功
答案： ACD
工具
必修2 第五章 机械能及其守恒定律
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5．自由下落旳物体，在第1 s内、第2 s内、第3
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必修2 第五章 机械能及其守恒定律
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A.FN和Ff对物块都不做功 B.FN对物块做功为2 J，Ff对物块不做功 C.FN对物块不做功，Ff对物块做功为2 J D.FN和Ff对物块所做功旳代数和为0
答案： B
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必修2 第五章 机械能及其守恒定律
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2025届物理《创新设计》一轮资料(配套PPT课件)第五章 机械能守恒定律 专题强化九 应用动能定理
目录
研透核心考点
例 2 如图 3 所示，水平轨道 BC 的左端与固定的光滑竖直14圆轨道相切于 B 点， 右端与一倾角为 30°的光滑斜面轨道在 C 点平滑连接(即物体经过 C 点时速度 的大小不变)，斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为 2 kg 的滑块从圆弧轨道的 顶端 A 点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压 缩至 D 点，已知光滑圆轨道的半径 R＝0.45 m，水平轨道 BC 长为 0.4 m，滑块 与其间的动摩擦因数 μ＝0.2，光滑斜面轨道上 CD 长为 0.6 m，g 取 10 m/s2。 求：
A级 基础对点练 1.(2024·陕西宝鸡高三期末)如图1所示，ABCD是一条长轨道，其中AB段是倾角
为θ的斜面，CD段是水平的，BC段是与AB和CD都相切的一小段圆弧，其长度 可以略去不计。一质量为m的滑块(可看作质点)在A点由静止释放，沿轨道滑下， 最后停在D点，A点和D点的位置如图所示。现用一方向始终与轨道平行的力推 滑块，使它缓慢地由D点推回到A点。滑块与轨道间的动摩擦因数为μ，重力加
目录
研透核心考点
答案 (1)0.4 (2)1.26 m/s (3)0.9 m
解析 (1)小物块速度达到最大时，加速度为零，则F－μmg－F弹＝0 解得μ＝0.4。 (2)设向右运动通过O点时的速度为v0，从O→B， 由动能定理得
－fsOB＝0－12mv20
f＝μmg＝4 N
解得 v0＝ 1.6 m/s≈1.26 m/s。
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。
8验证机械能守恒定律实验报告
8验证机械能守恒定律实验报告实验报告：验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律，通过实验得出结论。
二、实验器材1.平滑水平面2.木块3.弹簧测力计4.测量尺5.直尺6.秤盘7.弹簧三、实验原理机械能守恒定律是描述物体在重力作用下的机械能变化过程的基本定律。
根据机械能守恒定律，在不计摩擦的条件下，物体在运动过程中的重力势能和动能之和保持恒定。
四、实验步骤1.将平滑水平面放在桌面上，确保其表面光滑水平。
2.将弹簧固定在平滑水平面上，使其一端固定在一个固定点上。
3.在弹簧的另一端固定一个木块，并将弹簧拉伸到适当的长度。
4.在木块上放置一个秤盘，将木块推向弹簧的一侧。
5.记录下木块达到最高点的高度，并用测量尺测量出其距离固定点的距离。
6.将木块放置在初始位置，然后再次用测量尺测量出木块的初始高度。
7.重复步骤4-6三次，记录下所有的数据。
五、实验数据记录实验次数，最高点高度（米），初始高度（米）第一次，0.32，0.48第二次，0.30，0.48第三次，0.33，0.48六、实验结果分析根据机械能守恒定律，物体在运动过程中的重力势能和动能之和保持恒定。
在本实验中，木块在达到最高点时，动能为零，因此其机械能仅由重力势能构成。
根据机械能守恒定律可得，木块达到最高点时的重力势能等于木块初始位置的重力势能。
即mgh = mgh'其中，m为木块的质量，g为重力加速度，h为木块达到最高点的高度，h'为木块初始位置的高度。
七、计算根据上述公式，我们可以计算出木块初始位置的高度h'：h'=h*(m/m')其中，m'为木块的质量，m/m'为木块的重力势能比。
在本实验中，取第一次实验的数据进行计算：m = 0.5 kgh=0.32mm' = 0.48 kg因此h'=0.32*(0.5/0.48)=0.333m八、实验结论通过实验数据和计算结果可知，木块达到最高点时的重力势能等于木块初始位置的重力势能。
(课件)实验六必修2第五章验证机械能守恒定律(高中物理实验专题训练【精美】)
解析 (1)要验证从第 2 点到第 6 点之间的纸带对应重物的运动过 程中机械能守恒，应测出第 2 点到第 6 点的距离 h26，要计算第 2 点和第 6 点的速度 v2 和 v6，必须测出第 1 点到第 3 点之间的距离 h13 和第 5 点到第 7 点之间的距离 h57，机械能守恒的表达式为 mgh26＝21mv26－21mv22 (2)实验操作顺序为 ADBCEF. 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＝21mv26－21mv22
线.
4.实验步骤 打点计时器
(1)安装器材：将
固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相
连.
接通电源
(2)松打开纸纸带带
用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先
，
再
，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假设选第1点O到下落到某一点的过程，即用m__g_h_＝__12_m_v_2___来验证，应选点迹 清晰，且第1、2两点间距离接近2_m__m____的纸带(电源频率为50 Hz). ②用21mvB2－12mvA2＝mghAB 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)在纸带上打下计数点5时 的速度v5＝________ m/s；
用哪两点间的距离求计数点5 的速度？这两点时间间隔是 多少？
(2)在打点0～5过程中系统动 能的增加量ΔEk＝______ J,系 统势能的减少量ΔEp＝ ________ J,由此得出的结论 是: 在误差允许的范围内，m1、 _m_2_组__成__的__系__统__机__械__能__守__恒__.
高考物理新攻略总复习课件第五章实验五验证机械能守恒定律
单摆运动中的机械能守恒。在单摆运动中，摆球在重力和绳子拉力的作用下做周期性摆动，其动能和势 能之间不断转化。通过测量摆球摆动的高度、速度和周期等参数，可以验证机械能守恒定律。
Байду номын сангаас
创新思维在拓展应用中的体现
创新实验设计
跨学科融合
在验证机械能守恒定律的实验中，可 以采用创新性的实验设计思路和方法 。例如，利用先进的测量技术和设备 提高实验的精度和效率；设计更加复 杂和多样化的实验条件以模拟实际情 况；引入计算机模拟和仿真技术等手 段进行实验分析和数据处理等。
增加量ΔEk，并比较它们的数值是否相等。
02 03
数据分析
如果实验数据表明重力势能减少量ΔEp和动能增加量ΔEk在误差范围内 相等，则可以验证机械能守恒定律。如果数据存在较大误差，则需要分 析误差来源并进行改进。
误差来源
可能包括测量误差、空气阻力、摩擦阻力等。为了减小误差，可以采用 更精确的测量工具、改进实验装置等方法。
高学生的动手能力和创新能力。
学生在本次实验中的收获和成长
01
02
03
04
知识掌握
通过本次实验，学生们对机械 能守恒定律有了更深刻的理解
和掌握。
技能提升
学生们在实验过程中提升了操 作技巧、数据测量和记录等实
验技能。
团队协作
学生们在实验过程中学会了团 队协作，提高了沟通能力和解
决问题的能力。
科研素养
通过本次实验，学生们初步具 备了科研素养，为今后的学习 和研究打下了坚实的基础。
5. 取下纸带，用刻度尺测量 纸带上各个点之间的距离，并
记录数据。
6. 根据测量数据计算重锤下 落过程中的动能和重力势能的 变化，并验证机械能守恒定律
2024高考物理一轮复习第五章实验六验证机械能守恒定律学案含解析
验证机械能守恒定律主干梳理 对点激活验证机械能守恒定律。
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相互转化，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 ，则重力势能的削减量为mgh ，动能的增加量为12mv 2，看它们在试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之间的平均速度。
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。
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)。
1．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。
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次试验。
3．选纸带：分两种状况说明(1)用12mv 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清楚，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，由于重力势能的相对性，处理纸带时不必从起始点起先计算势能的大小，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楚也就无关紧要了，试验打出的任何一条纸带，只要后面的点迹清楚，都可以用来验证机械能守恒定律。
1．测量计算在起始点标上0，在以后各计数点依次标上1、2、3…，用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3…。
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第五章第5单元二验证机械能守恒定律
1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是() A．重物质量的称量不准会造成较大误差
B．重物质量选用得大些，有利于减小误差
C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
解析：从需要验证的关系式gh n＝v n2
2看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，
空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点．此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确．
答案：BD
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－2－9所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________ J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．
图实－2－9
解析：根据测量数据，重物从O点运动到C点下落的高度h＝0.7776 m，故重力势能减少量
ΔE p＝mgh＝1.00×9.80×0.7776 J＝7.62 J
重物动能的增加量ΔE k＝1
2m v C
2－1
2m v0
2
根据实验情况，重物在O点的速度v0＝0，C点的速度v C等于重物从B点到D点这
一段时间Δt＝2×1
50s内的平均速度．由实验数据可得
v C＝BD
Δt＝
0.8573－0.7018
2×1/50
m/s＝3.8875 m/s
重物的动能增加量
ΔE k ＝12m v C 2＝12
×1.00×3.88752 J ＝7.56 J. 答案：7.62 7.56
3．关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：
A ．用天平称出重物和夹子质量
B ．将重物系在夹子上
C ．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再 把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态
D ．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调到6 V(电源不接通)
E ．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内
F ．在纸带上选取两个点，进行测量并记录数据
G ．用秒表测出重物下落的时间
H ．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带
I ．切断电源
J ．更换纸带，重新进行两次实验
K ．在三条纸带中选出较好的一条
L ．进行计算，得出结论，完成实验报告
M ．拆下导线，整理器材
对于本实验以上步骤中，不必要的有______________；正确步骤的合理顺序是 __________________(填写代表字母)．
解析：根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A 、G ；正确步骤的合理顺序是E 、
D 、B 、C 、H 、I 、J 、K 、F 、L 、M.
答案：A 、G EDBCHIJKFLM
4．用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中：(g 取9.8 m/s 2)
(1)运用公式12
m v 2＝mgh 时对实验条件的要求是________________．为此目的，所选 择的纸带第1、2两点间的距离应接近__________．
(2)若实验中所用重物质量m ＝1 kg ，打点纸带如图实－2－10所示，打点时间间隔为 0.02 s ，则记录B 点时，重物速度v B ＝________，重物动能E k ＝________；从开始 下落起至B 点，重物的重力势能减小量是__________，由此可得出的结论是 ____________________________________．
图实－2－10
(3)根据纸带算出各点的速度v ，量出下落距离h ，则以v 22
为纵轴，以h 为横轴画出的
图象应是图实－2－11中的 ( )
图实－2－11
解析：(1)自由下落的物体在第一个0.02 s 内，下落距离
h ＝12
gt 2＝2 mm (2)v B ＝h AC 2T ＝(31.4－7.8)×10－3
2×0.02
m/s ＝0.59 m/s E k ＝12m v B 2＝12
×1×0.592 J ≈0.174 J ΔE p ＝mgh ＝1×9.8×17.9×10－3 J ≈0.175 J. 答案：(1)自由下落的物体 2 mm
(2)0.59 m/s 0.174 J 0.175 J 在实验误差允许的范围内，动能的增加量等于重力势 能的减少量 (3)C
5．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部 分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的 光束很细)，如图实－2－12中的A 和A ′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如 图实－2－12中的B 和B ′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡 住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计 时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从 两光电门的正上方开始自由下落，如图实－2－12所示．
图实－2－12
(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有
________________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H )．
(2)验证机械能守恒定律的关系式为________．
解析：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打 点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt ，则
将小球的直径D 除以Δt ，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相 距的高度H ，即可验证机械能守恒定律．
(1)需要测量的物理量有：小球直径D ，两光电门间的竖直高度H ，小球通过上、下
两光电门的时间Δt 1、Δt 2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为D Δt 1、D Δt 2
. (2)验证守恒关系式为：
12m (D Δt 2)2－12m (D Δt 1
)2＝mgH 化简得：D 2Δt 22－D 2
Δt 12＝2gH . 答案：(1)小球直径D 、两光电门间的竖直高度H 、小球通过上、下两光电门的时间 Δt 1、Δt 2
(2)D 2Δt 22－D 2
Δt 12＝2gH。