考點(diǎn)26實(shí)驗(yàn)五驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（核心考點(diǎn)精講精練）備戰(zhàn)高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)幫（新高考專用）（原卷版）

考點(diǎn)26試驗(yàn)五驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.3年真題考點(diǎn)分布題型試驗(yàn)題高考考點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律根本試驗(yàn)要求；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的數(shù)據(jù)處理及誤差分析；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)創(chuàng)新與改良新高考20232022河北11題、2021海南16題、浙江17題2.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于運(yùn)動的描述考查共計(jì)3次，主要考查：1.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的根本試驗(yàn)要求；2.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的數(shù)據(jù)處理及誤差分析；3.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)創(chuàng)新與改良?！緜淇疾呗浴坷斫獠盐镇?yàn)證機(jī)械能守恒定律試驗(yàn)，把握本試驗(yàn)的根本要求，數(shù)據(jù)的處理及誤差的分析，培育同學(xué)的試驗(yàn)創(chuàng)新力量與試驗(yàn)的改良方法?！久}猜測】20212023年全國各地高考題中消失驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)次數(shù)較少，已消失過的省份，2024年再次消失的概率不大，未消失過的省份還需要引起重視，不能掉以輕心，仍需加以重視?？挤?試驗(yàn)根本要求1．試驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律．2．試驗(yàn)原理(如圖1所示)通過試驗(yàn)，求出做自由落體運(yùn)動物體的和相應(yīng)過程動能的增加量，假設(shè)二者相等，說明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．圖13．試驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、、鐵架臺(帶鐵夾)、導(dǎo)線兩根．4．試驗(yàn)步驟(1)安裝器材：將固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓電源相連．(2)打紙帶用手豎直提起紙帶，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器下方四周，先，再，讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(3～5條)紙帶．(3)選紙帶：分兩種狀況說明①假設(shè)選第1點(diǎn)O到下落到某一點(diǎn)的過程，即用mgh＝eq\f(1,2)mv2來驗(yàn)證，應(yīng)選點(diǎn)跡清楚，且1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2mm的紙帶．②用eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2＝mgΔh驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時(shí)選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否小于或接近2mm就無關(guān)緊要了．5．試驗(yàn)結(jié)論在的范圍內(nèi)，自由落體運(yùn)動過程機(jī)械能守恒．1.【典例1】〔2021·海南·高考真題〕為了驗(yàn)證物體沿光滑斜面下滑的過程中機(jī)械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如下圖的氣墊導(dǎo)軌裝置〔包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計(jì)〕進(jìn)行試驗(yàn)。此外可使用的試驗(yàn)器材還有：天平、游標(biāo)卡尺、刻度尺?！?〕某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的試驗(yàn)步驟，其中不必要的步驟是___________；①在導(dǎo)軌上選擇兩個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢肁、B安裝光電門Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計(jì)；②用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m；③用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d；④通過導(dǎo)軌上的標(biāo)尺測出A、B之間的距離l；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側(cè)某處，由靜止開頭釋放，從數(shù)字毫秒計(jì)讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時(shí)間、；⑦用刻度尺分別測量A、B點(diǎn)到水平桌面的高度、；⑧轉(zhuǎn)變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成屢次測量?！?〕用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如下圖，那么___________；某次試驗(yàn)中，測得，那么滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時(shí)速度___________〔保存3位有效數(shù)字〕；〔3〕在誤差允許范圍內(nèi)，假設(shè)___________〔用上述必要的試驗(yàn)步驟直接測量的物理量符號表示，重力加速度為g〕，那么認(rèn)為滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒；〔4〕寫出兩點(diǎn)產(chǎn)生誤差的主要緣由：___________。1．〔2023·山西運(yùn)城·統(tǒng)考三?！衬惩瑢W(xué)用如下圖的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律?；瑝K和遮光條的總質(zhì)量為M，槽碼共有6個(gè)，每個(gè)槽碼的質(zhì)量均為m?！?〕先用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，那么__________?！?〕試驗(yàn)開頭前要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，不掛槽碼和細(xì)線，接通氣源，輕推滑塊使其從軌道右端向左端運(yùn)動，假如發(fā)覺遮光條通過光電門2的時(shí)間小于通過光電門1的時(shí)間，那么可調(diào)整旋鈕P使軌道左端__________〔選填“上升〞或“降低〞〕一些，直到再次輕推滑塊使其從軌道右端向左端運(yùn)動，遮光條通過光電門2的時(shí)間等于通過光電門1的時(shí)間?！?〕取走光電門1，細(xì)線上懸掛6個(gè)槽碼，讓滑塊從氣墊導(dǎo)軌上A點(diǎn)〔圖中未標(biāo)出〕由靜止釋放，記錄滑塊通過光電門2時(shí)，遮光條擋光時(shí)間，測出A點(diǎn)到光電門2的距離為x，假設(shè)式子__________〔用給出的物理量符號表示〕成立，那么機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。2．〔2023·海南·統(tǒng)考模擬猜測〕某試驗(yàn)小組用如下圖的試驗(yàn)裝置探究彈簧的彈性勢能：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧一端與放置在桌邊的小球接觸，另一端與一擋板相連，開頭時(shí)彈簧處于原長。重力加速度為g。甲同學(xué)采納的主要操作步驟如下：固定小球，將擋板向右移到適當(dāng)?shù)奈恢?，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放小球，小球離開桌面后落到水平地面上。通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。乙同學(xué)采納的主要操作步驟如下：固定擋板，向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放小球，小球離開桌面后落到水平地面上。通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能?！?〕______同學(xué)的操作步驟合理?！策x填“甲〞或“乙〞〕〔2〕依據(jù)合理的步驟操作，為了測出小球離開彈簧時(shí)的動能，除了需要測出小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s外，還需要測量的物理量有______。A．彈簧的原長B．小球的質(zhì)量mC．彈簧的形變量D．桌面到地面的高度h〔3〕依據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒，結(jié)合測量的物理量和量，可得彈性勢能的表達(dá)式為______?！?〕轉(zhuǎn)變彈簧的形變量，重復(fù)試驗(yàn)屢次，依據(jù)屢次測得的彈簧的形變量和小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s的值，作出圖像，作出的圖像是一條過原點(diǎn)的直線。由此可以推斷彈簧的彈性勢能和彈簧的形變量的關(guān)系是______〔選填“〞、“〞或“〞〕?？挤?數(shù)據(jù)處理和誤差的考察數(shù)據(jù)處理〔1〕方案一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算代入mghn和eq\f(1,2)mvn2，假如在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，mghn和eq\f(1,2)mvn2相等，那么驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．〔2〕方案二：任取兩點(diǎn)計(jì)算①任取兩點(diǎn)A、B，測出hAB，算出mghAB.②算出eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2的值．③在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，假設(shè)mghAB＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2，那么驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．〔3〕方案三：圖象法從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以eq\f(1,2)v2為縱軸，以h為橫軸，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出eq\f(1,2)v2－h(huán)圖象．假設(shè)在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，那么驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.2．誤差分析〔1〕測量誤差：減小測量誤差的方法，一是測下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值．〔2〕系統(tǒng)誤差：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mvn2必定稍小于重力勢能的削減量ΔEp＝mghn，改良方法是調(diào)整安裝的器材，盡可能地減小阻力．3．考前須知〔1〕打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以削減摩擦阻力．〔2〕重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料．〔3〕應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開紙帶讓重物下落．〔4〕測長度，算速度：某時(shí)刻的瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用vn＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2gdn)或vn＝gt來計(jì)算．【典例2】〔2022·湖北·統(tǒng)考高考真題〕某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)。一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)搖擺，記錄鋼球搖擺過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值和最小值。轉(zhuǎn)變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。依據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的圖像是一條直線，如圖乙所示?！?〕假設(shè)小鋼球搖擺過程中機(jī)械能守恒。那么圖乙中直線斜率的理論值為_______?！?〕由圖乙得:直線的斜率為______，小鋼球的重力為_______N?！步Y(jié)果均保存2位有效數(shù)字〕〔3〕該試驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要來源是______〔單項(xiàng)選擇，填正確答案標(biāo)號〕。A．小鋼球搖擺角度偏大B．小鋼球初始釋放位置不同C．小鋼球搖擺過程中有空氣阻力1．〔2023·吉林延邊·延邊第一中學(xué)?？寄M猜測〕利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，試驗(yàn)裝置如下圖，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌：導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直：導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，試驗(yàn)時(shí)滑塊在A處由靜止開頭運(yùn)動?！?〕某次試驗(yàn)測得傾角，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為___________，系統(tǒng)的重力勢能削減量可表示為___________，在誤差允許的范圍內(nèi)，假設(shè)，那么可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；〔2〕某同學(xué)轉(zhuǎn)變A、B間的距離，作出的圖像如下圖，并測得，那么重力加速度___________?！步Y(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕2．〔2023·湖南郴州·郴州一中校聯(lián)考模擬猜測〕某同學(xué)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)。如圖甲所示，把帶孔的重金屬球套在“L〞形輕桿的直角彎頭上，把球拉到肯定高度后，由靜止釋放，在重力作用下，重球和輕桿一起繞轉(zhuǎn)軸O自由下擺?！?〕如圖乙所示，在輕桿轉(zhuǎn)動軸的正下方裝有一個(gè)橫擋桿，把重球拉高當(dāng)球的重心到達(dá)A點(diǎn)時(shí)由靜止釋放，當(dāng)“L〞形輕桿運(yùn)動到豎直位置時(shí)，被橫擋桿攔住，重球便離開“L〞形輕桿沿水平方向拋出。用游標(biāo)卡尺測量重球的直徑如圖丙所示，那么重球的直徑______mm?！?〕該同學(xué)測得的物理量有A點(diǎn)距離地面的高度H，球的重心最低點(diǎn)B距離地面的高度h，重球落地點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離x，重力加速度為g。設(shè)重球在B點(diǎn)的速度為v，由于重球不能看作質(zhì)點(diǎn)，依據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律，v可以表示為__________〔用h、g、d、x表示〕。假設(shè)滿意關(guān)系式________〔用H、h、d表示〕即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒?？挤?試驗(yàn)創(chuàng)新與改良創(chuàng)新:用拉力傳感器測量拉力,用速度傳感器測量速度2.數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新(1)利用自由落體運(yùn)動探究功和動能的關(guān)系.(2)討論小車以不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離,得出小車的初動能大小與克服摩擦力做功的狀況，也可探究動能定理.【典例3】〔2022·河北·統(tǒng)考高考真題〕某試驗(yàn)小組利用鐵架臺、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，試驗(yàn)裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為L0，鉤碼的質(zhì)量為m。彈簧的彈性勢能表達(dá)式為，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間?！?〕在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測得此時(shí)彈簧的長度為L。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清楚的紙帶。鉤碼加速上升階段的局部紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T〔在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)〕。從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢能削減量為______，鉤碼的動能增加量為______，鉤碼的重力勢能增加量為______?！?〕利用計(jì)算機(jī)軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢能削減量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上上升度h的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔漸漸變大，主要緣由是______。1．〔2023·江蘇常州·江蘇省前黃高級中學(xué)?？寄M猜測〕一小組同學(xué)用如圖甲所示的力學(xué)試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。繞過定滑輪的細(xì)線上懸掛質(zhì)量相等的鉤碼A和鉤碼B，在鉤碼A的下面固定穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，用手固定住鉤碼A，在鉤碼B下面再掛上一較小的鉤碼C，之后放開鉤碼A，讓系統(tǒng)由靜止開頭運(yùn)動，由于系統(tǒng)的速度增大得不是很快，便于測量物理量，因此能較好地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。鉤碼A、B的質(zhì)量均為M，鉤碼C的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。〔1〕該小組同學(xué)閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源開關(guān)，由靜止釋放鉤碼A后，打出的紙帶如圖乙所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用溝通電源的頻率為50Hz，那么打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打H點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小vH=______m/s〔結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕?！?〕在打H點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)的動能表達(dá)式為______________〔用M、m及vH表示〕?！?〕H點(diǎn)到起始點(diǎn)間的距離為s，那么從釋放鉤碼A到打H點(diǎn)的過中，系統(tǒng)的重力勢能減小量的表達(dá)式為____________〔用m、g及s表示〕〔4〕該小組同學(xué)發(fā)覺打H點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的重力勢能減小量大于打該點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動能，于是對紙帶上的多個(gè)點(diǎn)分析，用打各點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動能Ek作為縱坐標(biāo)，用各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離s作為橫坐標(biāo)，描繪出Eks圖像如圖丙所示，假設(shè)圖像的斜率為k，那么系統(tǒng)受到的阻力大小為___________〔用m、g及k表示〕；產(chǎn)生的阻力可能是〔除空氣阻力外〕______________〔答復(fù)一點(diǎn)即可〕。2．〔2023·廣東清遠(yuǎn)·?？寄M猜測〕某愛好小組通過如圖甲所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。氣墊導(dǎo)軌左端B點(diǎn)安裝光電門并固定在水平地面上，在距離B點(diǎn)L處的C點(diǎn)擺放墊塊，墊塊高度均為h。將帶有擋光片的滑塊置于氣墊導(dǎo)軌上的A點(diǎn)〔C點(diǎn)正上方〕，接通氣源后將滑塊由靜止釋放，記錄墊塊數(shù)量n和擋光片的擋光時(shí)間t。由于沒有游標(biāo)卡尺，無法測量擋光片的寬度，該小組同學(xué)通過轉(zhuǎn)變墊塊數(shù)量，重復(fù)試驗(yàn)，得到的圖像如圖乙所示，其圖像斜率為k，重力加速度為g。〔1〕從理論上看，假設(shè)滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒，那么圖像的外形應(yīng)是__________?！?〕假設(shè)滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒，那么由圖像的斜率k和條件可得擋光片的寬度____?！灿妙}中和圖中字母表示〕〔3〕該小組所畫圖像不過原點(diǎn)的緣由是_________?！靖走^關(guān)】1.〔2020·全國·校聯(lián)考模擬猜測〕現(xiàn)用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律〞的試驗(yàn)，如下圖。在滑塊上安裝一遮光條，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上，并用繞過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，光電計(jì)時(shí)器安裝在處。測得滑塊〔含遮光條〕的質(zhì)量為，鉤碼總質(zhì)量為，遮光條寬度為，導(dǎo)軌上滑塊的初始位置點(diǎn)到點(diǎn)的距離為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。將滑塊在圖示位置釋放后，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間為?；瑝K從點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)的過程中，滑塊〔含遮光條〕與鉤碼組成的系統(tǒng)重力勢能的削減量為__________，動能的增加量為_____________?！簿妙}中所給字母表示〕2．〔2020·浙江·統(tǒng)考模擬猜測〕某同學(xué)利用重錘的落體運(yùn)動進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律〞的試驗(yàn)．〔1〕圖甲是釋放紙帶瞬間的照片，其裝置或操作中一處不合理的地方是__________．〔2〕為完本錢試驗(yàn)，除了圖甲所示的裝置外，還需要圖乙中的器材是______________．〔3〕同學(xué)得到了如圖丙所示的一條紙帶，讀出O、E兩點(diǎn)間的距離為________cm．〔4〕圖丙中每兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，計(jì)算打下點(diǎn)E時(shí)紙帶速度的大小為_________m/s〔結(jié)果保存2位小數(shù)〕．3．〔2023·湖南衡陽·衡陽市八中?？寄M猜測〕現(xiàn)要通過試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，試驗(yàn)裝置如圖〔a〕所示，試驗(yàn)過程如下：〔1〕用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖〔b〕所示，小球直徑d=___________mm?！?〕將小球從釋放裝置由靜止釋放，調(diào)整光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后。在下落過程中通過光電門。用刻度尺測出光電門到小球釋放點(diǎn)的距離h，記錄小球通過光電門的遮光時(shí)間t，計(jì)算小球通過光電門的速度。重力加速度為g，在誤差允許范圍內(nèi)，假設(shè)滿意關(guān)系式___________〔用字母h、d、t、g表示〕，那么認(rèn)為小球下落過程中機(jī)械能守恒；〔3〕小球與橡膠材料碰撞會造成機(jī)械能損失。調(diào)整光電門位置，使小球下落通過光電門后，與水平放置的橡膠材料碰撞并反彈再次通過光電門，記錄小球第一次和其次次通過光電門的遮光時(shí)間t1和，小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失△E=___________〔用字母、和表示〕。假設(shè)適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會___________〔選填“增大〞或“減小〞〕因空氣阻力引起的測量誤差。4．〔2023·廣東·模擬猜測〕某同學(xué)用圖〔a〕所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為溝通電源，可以使用的頻率有、和，打出紙帶的一局部如圖〔b〕所示。該同學(xué)在試驗(yàn)中沒有記錄溝通電的頻率，需要用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算?！?〕在該試驗(yàn)中，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是_______；A．安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，兩限位孔應(yīng)在同一豎直線上B．試驗(yàn)時(shí)，在松開紙帶讓重物下落的同時(shí)，應(yīng)馬上接通電源C．假設(shè)紙帶上開頭打出的幾個(gè)點(diǎn)模糊不清，也可設(shè)法用后面清楚的點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證D．測量重物下落高度時(shí)必需從起始點(diǎn)算起〔2〕假設(shè)從打出的紙帶可判定重物做勻加速下落運(yùn)動，利用打點(diǎn)周期為和圖〔b〕中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為__________，打出點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為__________；假設(shè)已測得，，；當(dāng)重力加速度大小為，試驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的。由此推算出為__________。5．〔2023·黑龍江哈爾濱·哈爾濱三中?？既！衬惩瑢W(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)。輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)搖擺，記錄鋼球搖擺過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值Tmax和最小值。轉(zhuǎn)變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。依據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的圖像是一條直線，如圖乙所示?！?〕假設(shè)小鋼球搖擺過程中機(jī)械能守恒，那么圖乙中直線斜率肯定值的理論值為___________?！?〕由圖乙試驗(yàn)數(shù)據(jù)而得到的直線斜率肯定值為___________，小鋼球的重力為___________?！步Y(jié)果均保存2位有效數(shù)字〕〔3〕該試驗(yàn)中斜率的理論值與實(shí)際值不相等，這一系統(tǒng)誤差的主要來源是___________。6．〔2022·天津南開·統(tǒng)考一?！场?〕某同學(xué)用如圖a所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于點(diǎn)，光電門固定在的正下方。在鋼球底部豎直地粘住一片寬為的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間可由計(jì)時(shí)器測出，取作為鋼球經(jīng)過點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度和計(jì)時(shí)器示數(shù)，計(jì)算并比擬鋼球在釋放點(diǎn)和點(diǎn)之間的重力勢能變化大小與動能變化大小，就能驗(yàn)證鋼球機(jī)械能是否守恒。①用計(jì)算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度應(yīng)測量釋放時(shí)的鋼球球心到___________之間的豎直距離?！蔡钚蛱枴矨．鋼球在點(diǎn)時(shí)的頂端B．鋼球在點(diǎn)時(shí)的球心C．鋼球在點(diǎn)時(shí)的底端②用計(jì)算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖b所示，其讀數(shù)為___________。某次測量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為，那么鋼球的速度___________?！病场病乘l(fā)覺表中的與之間存在差異，那么造成這個(gè)差異的緣由是___________【力量提升】〔2023·貴州·?？寄M猜測〕在用“落體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律〞的試驗(yàn)中，備有以下器材可供選擇：鐵架臺、復(fù)寫紙、紙帶、低壓溝通電源、刻度尺、重錘、天平、導(dǎo)線、開關(guān)?！?〕缺少的器材是______?！?〕假設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，測得所用的重物的質(zhì)量為，試驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清楚的紙帶，如下圖，把第一個(gè)點(diǎn)記作，另選連續(xù)的個(gè)點(diǎn)作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道各點(diǎn)到點(diǎn)的距離分別為、、、，依據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)，重力勢能的削減量等于______，動能的增加量等于______?！踩∪挥行?shù)字〕2．〔2023·甘肅張掖·高臺縣第一中學(xué)校考模擬猜測〕如圖〔a〕，輕質(zhì)動滑輪下方懸掛物塊A，輕質(zhì)定滑輪下方懸掛物塊B，懸掛動滑輪的線豎直且不計(jì)重力。某同學(xué)利用和此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，試驗(yàn)步驟如下：〔1〕用天平分別測出物塊A、B質(zhì)量m、M?！?〕用毫米刻度尺測出釋放前物塊B距離地面的高度h?！?〕翻開錄像功能，然后釋放物塊B，錄下物塊B下落過程，通過錄像測得物塊B的下落時(shí)間t；計(jì)算得到物塊B落地時(shí)速度v=___________。假設(shè)物塊A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，那么應(yīng)滿意的表達(dá)式為___________?！灿胢、M、h、t、g表示〕〔4〕轉(zhuǎn)變釋放高度h重復(fù)上述試驗(yàn)過程。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出ht2圖像如圖〔b〕所示，計(jì)算得圖線斜率為k。假設(shè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，應(yīng)滿意k=___________；請指出可能造本錢試驗(yàn)誤差的緣由〔至少兩條〕___________。3．〔2023·云南曲靖·?？寄M猜測〕用如下圖的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。重錘從高處由靜止開頭下落，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上點(diǎn)跡間的距離進(jìn)行測量，可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間?！?〕為了減小試驗(yàn)誤差，對體積和外形相同的重錘，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇的材質(zhì)是___________；A．木質(zhì)B．鋼質(zhì)C．泡沫D．塑料〔2〕如下圖，依據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，通過測量并計(jì)算出點(diǎn)B距起始點(diǎn)O的距離為x0，B、C兩點(diǎn)間的距離為x1，C、D兩點(diǎn)間的距離為x2，假設(shè)相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，依據(jù)這些條件計(jì)算重錘從釋放到打下C點(diǎn)時(shí)的重力勢能削減量ΔEp=___________，動能增加量ΔEk=___________；〔3〕在一次測量中，某同學(xué)發(fā)覺ΔEk略大于ΔEp，消失這一結(jié)果的緣由可能是___________。A．存在空氣阻力和摩擦力B．接通電源前釋放了紙帶4．〔2023·北京海淀·北京市十一學(xué)校?？既！硟山M同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律〞試驗(yàn)。〔1〕甲組同學(xué)采納如圖甲所示的試驗(yàn)裝置。①對于該試驗(yàn)，以下操作中對減小試驗(yàn)誤差有利的是___________。A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C．精確測量出重物的質(zhì)量D．先釋放重物，再接通電源后②在一次試驗(yàn)中，質(zhì)量m的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖丙所示。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為、、。紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間時(shí)間間隔為△t。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的動能增加量___________；設(shè)這一過程中物體的重力勢能減小量為，那么應(yīng)當(dāng)有大小關(guān)系___________〔填“大于〞、“等于〞或“小于〞〕，這是由于_____________。③依據(jù)學(xué)過的勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，利用圖乙中的紙帶，論證說明AC段的平均速度是否可以代替AC段時(shí)間中點(diǎn)B的瞬時(shí)速度。____〔2〕乙組同學(xué)采納如圖丙所示的試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)前，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m，測出擋光條的寬度為d，并將滑塊移到圖示位置，測出擋光條到光電門的距離為l。釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時(shí)間為t。屢次轉(zhuǎn)變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)開頭滑動，測量相應(yīng)的l與t值。為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，請寫出該組同學(xué)還需要測量哪個(gè)物理量以及各物理量應(yīng)滿意的關(guān)系式。____5．〔2022·上?！つM猜測〕利用如下圖裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律〞試驗(yàn)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期，重力加速度為?！?〕甲同學(xué)試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行了如下操作，其中正確的選項(xiàng)是______〔選填選項(xiàng)前的字母〕。A．需使用天平測出重物的質(zhì)量B．安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器盡量兩個(gè)限位孔在同一豎直線上C．重復(fù)操作時(shí)盡量讓重錘從同一位置開頭下落D．測量紙帶上某點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)間的距離，利用計(jì)算點(diǎn)的速度〔2〕甲同學(xué)從打出的紙帶中選出符合要求的一條紙帶，如以下圖所示〔其中一段紙帶圖中未畫出〕。圖中O點(diǎn)為打出的起始點(diǎn)，且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、F作為計(jì)數(shù)點(diǎn)。測出C、D、E點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為、、，由此可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)重物下落的瞬時(shí)速度______〔結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕。用表示重物的質(zhì)量，在誤差允許的范圍內(nèi)，假設(shè)滿意表達(dá)式______，那么可認(rèn)為重物下落過程中機(jī)械能守恒〔用給出的物理量的符號表示〕。〔3〕乙同學(xué)想用圖像法處理數(shù)據(jù)。他在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量它們到起始點(diǎn)的距離，計(jì)算對應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度，進(jìn)而描繪出圖像。請你幫他分析確定推斷的依據(jù)：要想說明機(jī)械能是守恒的，那么圖線應(yīng)當(dāng)是一條過原點(diǎn)的直線，且斜率等于______。6．〔2023·云南昆明·統(tǒng)考二?！衬惩瑢W(xué)通過查閱資料得知：彈簧彈性勢能表達(dá)式為，k為彈簧的勁度系數(shù)，為彈簧的形變量。為驗(yàn)證該表達(dá)式，該同學(xué)用一勁度系數(shù)為的輕彈簧，利用如下圖裝置進(jìn)行試驗(yàn)。主要操作步驟如下：〔1〕用游標(biāo)卡尺測出擋光片的寬度d，用天平測出物塊a、b〔含擋光片〕的質(zhì)量均為m；〔2〕將彈簧左端固定在氣墊導(dǎo)軌的左側(cè)，右端與a拴接，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平，并使氣泵正常工作，彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)將a右側(cè)所處的位置記為O點(diǎn)；〔3〕在O點(diǎn)右側(cè)某處固定一光電門，用b將a向左推使a右側(cè)對齊P點(diǎn)〔未超出彈簧彈性限度〕，測出PO之間的距離為x，由靜止釋放a和b，登記擋光片通過光電門的擋光時(shí)間t，那么a從P點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)過程中，a和b〔含擋光片〕組成的系統(tǒng)增加的動能為___________〔用d、t、m表示〕，彈簧削減的彈性勢能為___________〔用、x表示〕，假設(shè)在誤差范圍內(nèi)，滿意那么驗(yàn)證了該表達(dá)式；〔4〕當(dāng)a物塊將彈簧再次壓縮到最短時(shí)，a的右側(cè)與O點(diǎn)距離為L，那么___________。A．B．C．L=x【真題感知】1.〔2021·浙江·高考真題〕在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律〞試驗(yàn)中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開頭下落，打出一條清楚的紙帶，其中的一局部如圖2所示。O點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C和D為另外4個(gè)連續(xù)打下的點(diǎn)。①為了減小試驗(yàn)誤差，對體積和外形相同的重物，試驗(yàn)時(shí)選擇密度大的理由是___________。②溝通電頻率為，重物質(zhì)量為，當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋敲磸腛點(diǎn)到C點(diǎn)，重物的重力勢能變化量的肯定值___