1、第五章 机械能 实验六 验证机械能守恒定律第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验 记一记一、实验目的验证机械能守恒定律二、实验原理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 12 mv2，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第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验2计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离xn和xn1，由公式vn xnxn12T或vn h
2、n1hn12T算出，如下图所示第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验三、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)四、实验步骤1仪器安装按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验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35次实验第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整
3、合基础考情随堂体验3选纸带两种验证方法，选取纸带的要求不同(1)如果根据 12 mv2mgh验证时，应选点迹清晰，打点成一条直线，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，这样的纸带不能选第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(2)如果根据12mv2B12mv2Amgh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选用第五章 机械能 创新大课堂学科
4、素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验五、数据处理1求解瞬时速度在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4并量出各点到位置O的距离h1、h2、h3、h4用公式vn hn1hn12T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、v4第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验2定律验证方法一：利用起始点和第n点计算，代入mghn和12mv2n，如果在实验误差允许的条件下，mghn和 12mv 2n相等，则验证了机械能守恒定律第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验方法二：任取两点计算：(1)任取两点A、B
5、测出hAB，算出mghAB.(2)算出12mv2B12mv2A的值(3)在实验误差允许的条件下，若mghAB12mv2B12mv2A成立，则验证了机械能守恒定律第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验方法三：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v2，然后以12v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出 12 v2h图线若在误差允许的范围内图线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第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验六、注意事项1实验控制条件，即应满足机械能守恒的条件
6、，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验2实验中，先保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带3测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完4如果不测出物体质量时，只需验证 12 v 2n ghn也可以验证机械能守恒定律第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础
7、考情随堂体验5不能用vngtn或vn2ghn计算纸带上对应点的速度，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用vngtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn12gt2n若hnv2n2g计算得到第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验七、误差分析1偶然误差偶然误差主要来源于测量，减小测量误差的办法，一是测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次
8、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Ek12mv2n必定稍小于势能的减少量Epmghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验八、方案设计方案1如图所示，用光滑斜面和小车验证机械能守恒定律，在打出的小车拖动的纸带上取两点A、B，求出它的速度vA、vB，测出斜面的高h、长L及AB之间的距离L0.只需要验证关系式gL0hL12v2B12v2A成立，即可验证小车沿光滑斜面下滑的过程中机械能是守恒的第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验方案2如图所示，用斜
9、槽金属球等验证钢球从斜槽滚下过程中的机械能守恒，让钢球从斜槽某高度处同一点A从静止开始释放钢球多次，找出平均落地点P，测量A点到桌面的高度h1，出口到O点的高度h2，O点到P点距离s.由平抛知识，sv0t,h2 12 gt2，得平抛速度v0sg2h2，以桌面为零势能面，则A点的重力势能Epmgh1，抛出点的动能Ek2mv 20.若EpEk，得h1s2/4h2.即只要h1s2/4h2，机械能守恒第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验方案3利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示，从与光电门连接的数字计时器上读出挡光条通过光电门1和光电门2的时间t
10、1、t2，用天平测量出滑块和挡光条的总质量M及托盘和砝码的总质量m，用游标卡尺测量出挡光条宽度l，从导轨标尺上读出两光电门之间的距离L，则滑块通过光电门1、2时系统的总动能分别为Ek112(mM)lt12，Ek2 12(mM)lt22，而系统重力势能的减少量EpmgL，如果EpEk2Ek1，则验证了机械能守恒定律第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验思一思1固定打点计时器时应注意什么？提示：应使打点计时器与纸带限位孔调整在同一竖直面内2释放重物时应注意什么？提示：纸带竖直；重物应靠近打
11、点计时器处；先接通电源后释放重物第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验3如何通过控制实验条件减小阻力？提示：打点计时器、铁架台竖直安装；应选择质量和密度较大的重物4选择纸带的原则是什么？提示：点迹清晰；所打点是一条直线；第1、2两点间的距离接近2 mm.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验考向一 对实验原理和实验操作的考查典 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0,1,2,3,4n.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
12、计算出的物理量为_、_，验证的表达式为_第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(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，用手提着纸带第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验E选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3vnF分别算出 12 mv 2n 和mghn，在实验误差范围内看是否相
13、等【尝试解题】_第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【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mgh2612mv2612mv22(2)实验操作顺序为ADBCEF.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【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v
14、2 第6点的瞬时速度v6mgh2612mv2612mv22(2)ADBCEF第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验考向二 实验数据处理与误差分析典例2(2013海南高考)某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度大小为g9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示，纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)：第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础
15、考情随堂体验(1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB_m/s；(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解题引路】(1)B点速度大小的求解思路：原理：匀变速直线运动的物体在一段时间内的中间时刻的瞬时速度等于_ 公式：vB_.(2)通过实验数据怎样验证机械能守恒定律？第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【提示】(1)该段时间内的平均速度hChAf2(2)在误差允许的范围内，如果mghB和12mv2B的大小近似相等，即验证了机械能守
16、恒定律【尝试解题】_第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】(1)打点计时器打B点时重物速度的大小：vBhChAf286.5970.99102502 m/s3.90 m/s(2)12 v 2B 7.61(m/s)2，ghB7.70(m/s)2，因为 12 mv 2BmghB，近似验证了机械能守恒定律，或由12mv2BmghB得出其他合理的结论也可以【答案】(1)3.90(2)见解析第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验考向三 创新实验设计本实验也可选用其他实验器材进行实验，只要能达到验证机械能守恒的目的即可，如可利用
17、气垫导轨和滑块进行实验，需验证的表达式为mgs 12(Mm)g dt22 12(Mm)dt12，也可利用摆球进行实验，需验证的表达式为mgh12mv2.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验典例3(浙江温州十校联合期末考试)某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像第
18、五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(填“”“”或“”)时，说明气垫导轨已经水平(2)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d_ mm.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m.将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若t1、t2和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统
19、机械能是否守恒，还应测出_和_(写出物理量的名称及符号)(4)若上述物理量间满足关系式_，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒【尝试解题】_第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】(1)导轨水平时，滑块做匀速运动，t1t2.(2)d5 mm00.1 mm5.0 mm.(4)滑块通过光电门的速度为v1 dt1，v2 dt2，M、m组成的系统机械能守恒则mgL12(Mm)dt2212(Mm)dt12【答案】(1)(2)5.0(3)滑块质量M 两光电门间距L(4)mgL12(Mm)dt2212(Mm)dt12第五章 机械能 创新大课堂学科素养提
20、升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验高考命题常涉及的几种创新角度一、本题创新点分析1原于教材本例中验证机械能守恒定律的实验目的和原理与教材相同2高于教材本例中使用的气垫导轨和光电门优于课本器材，处理数据时将托盘和砝码纳入验证机械能守恒定律的系统，消除了系统误差第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验二、本实验还可以从以下几个方面进行改进创新实验器材的创新1若给你提供一根不可伸长的轻绳，金属小圆柱、光电门，请完成验证机械能守恒定律的实验提示：用轻绳拴住小圆柱让其绕悬点由水平位置向下做圆周运动，在悬点的正下方固定好光电门测出小圆柱经过光电门的速度，可由mgL12
21、vm2，验证机械能守恒第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验2若用如图所示的倾斜气垫导轨、光电门相结合来完成验证机械能守恒定律的实验，应如何操作？第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验提示：测量出A、B两点的距离x，遮光片的宽度d，A、C两点的间距L，A点到桌面的高度h，让滑块由A点静止释放，让下遮光片经过光电门的时间t，则验证机械能是否守恒可用下式进行：mgxhL12mdt2.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验特色专题之“力学实验原理与方法的迁移应用”力学实验题目各省市几乎每年都考
22、，特点是实验目的明确，实验原理千差万别，实验数据处理方法各种各样，但不管怎样，这些题都是以课本上的分组实验为原型，实验器材的使用、常用实验方案模型也是固定不变的在做题时，应注意以下几点：(1)找原型：把课本中的实验原型或者相关的物理理论知识在头脑中完整、准确地重现出来第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(2)找差别：将实验中所给器材与实验原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求，再看一下“多给”了什么器材，注意“多给”的器材往往就是解决问题的关键(3)析原理：要根据题意，认真分析题目所提供的该实验的原理是什么，思考出题人想通过怎样的
23、方法、手段、步骤达到该实验的目的，并与实验原型相比较，找出达到实验目的的方法(4)重方法：对于实验数据处理的方法基本是固定不变的，注意借鉴使用第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验例(2014广东理综)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验如图(a)，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表由数据算得劲度系数k_N/m(g取9.80 m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.
24、66取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v.释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_ 重复中的操作，得到v与x的关系如图(c)由图可知，v与x成_关系由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】根据题表中数据和胡克定律可得，弹簧的劲度系数k150501039.88.626.66102 N/m
25、50 N/m；为了探究机械能守恒定律，应保证导轨光滑，滑块离开弹簧后做匀速直线运动，即通过两个光电门的速度大小相等；弹簧的弹性势能减小，滑块的动能增加，所以弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；由图像是一条过原点的倾斜直线可知，v与x成正比关系；根据弹簧的弹性势能转化为滑块的动能得，Ep12mv2，又v与x成正比，则弹性势能与弹簧的压缩量x的二次方成正比第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【答案】49.550.5 相等 滑块的动能正比 x2第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验迁移训练(2013全国理综)测量小物块Q与平板P之
26、间动摩擦因数的实验装置如图所示AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C.重力加速度大小为g.实验步骤如下：第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验用天平称出物块Q的质量m；测量出轨道AB的半径R、BC的长度l和CC的长度h；将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；重复步骤，共做10次；第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用刻度尺测量圆心到C的距离s.(1)用实验中的测量量表示：()物块Q到达B点时
27、的动能EkB_；()物块Q到达C点时的动能EkC_；()在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf_；()物块Q与平板P之间的动摩擦因数_.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(2)回答下列问题：()实验步骤的目的是_()已知实验测得的值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是_(写出一个可能的原因即可)第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】(1)()根据动能定理，EkBmgR()滑块从C点平抛，h 12gt2，sv0t，滑块在C点的动能EkC12mv20，联立三式得EkCmgs
28、24h()从B到C过程中克服摩擦力做的功等于动能的减少量，故WfmgRmgs24h()从B到C过程中，根据能量转化与守恒，mglmgRmgs24h，得Rl s24hl第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(2)()实验步骤是为了减小偶然误差()从开始运动到抛出，物块可能因接缝B不平滑等原因而受到阻力，导致测得的值比实际值偏大【答案】(1)()mgR()mgs24h()mgRmgs24h ()Rl s24hl(2)()减小实验结果的误差()圆弧轨道存在摩擦(若接缝B处不光滑等)第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验名校模题1
29、(2015广州模拟)在验证机械能守恒定律的实验中，没有必要进行的操作是()A用天平测重物的质量B用秒表测重物下落的时间C用打点计时器记录重物下落的信息D用纸带记录、测量重物下落的高度第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】本实验中用打点计时器已在纸带上记录了重物下落的时间和下落高度，没必要再用秒表测量重物下落时间，因重物质量是否已知并不影响验证实验结果，故也没必要用天平测量重物的质量，故选A、B.【答案】AB第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验2(2015兰州二中高三月考)“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用如
30、图所示的甲或乙方案来进行第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(1)比较这两种方案，_(填“甲”或“乙”)方案好些(2)该同学开始实验时情形如图丙所示，接通电源释放纸带请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：_；_.(3)该实验中得到一条纸带，且测得每两个计数点间的距离如图丁所示已知相邻两个计数点之间的时间间隔T0.1s 则 物 体 运 动 的 加 速 度 a _；该 纸 带 是 采 用_(填“甲”或“乙”)实验方案得到的第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】由xaT2，利用逐差法得到物体运动的加速
31、度a4.8 m/s2.若用自由落体实验测得物体运动的加速度a应该接近10 m/s2，所以该纸带是采用乙实验方案得到的【答案】(1)甲(2)打点计时器接了直流电源 重物离打点计时器太远(3)4.8 m/s2 乙第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验3(2015开封高三上学期模考)图甲是验证机械能守恒定律的实验，小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定，将轻绳拉至水平后由静止释放在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g.则：第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知
32、识整合基础考情随堂体验(1)小圆柱的直径d_ cm.(2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl_成立，说明小圆柱下摆过程中机械能守恒(3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是_(用文字和字母表示)若等式F_成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】(1)小圆柱的直径d1.0 cm20.1 mm1.02 cm.(2)根据机械能守恒定律得：mgl 12 mv2，所以只需验证gl12v212dt2，就说明小圆柱下摆过程中机械能守恒(3)若测量出小圆柱的
33、质量m，则在最低点由牛顿第二定律得Fmgmv2l，若等式Fmgmd2lt2成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【答案】(1)1.02(2)12 dt2(3)小圆柱的质量m mgm d2lt2第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验4(2015瑞安四校联考)如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空实验步骤如下：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s；第五章
34、 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验将滑块移至光电门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；测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2；用天平秤出滑块和挡光条的总质量M，再秤出托盘和砝码的总质量m；滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_；第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少Ep_(重力加速度为g)；如果满足关系式_，则可认为验证了机械能守恒定律(用Ek1、
35、Ek2和Ep表示)第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】滑块经过光电门1时的速度v1 lt1，经过光电门2时的速度v2 lt2，滑块、挡光条、托盘和砝码组成的系统的动能：Ek112(Mm)v2112(Mm)lt12，Ek212(Mm)v2212(Mm)lt22，系统势能的减少Epmgs如果满足关系式EpEk2Ek1，则可认为验证了机械能守恒定律第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【答案】12(Mm)lt12 12(Mm)lt22 mgs EpEk2Ek1第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基
36、础考情随堂体验高考真题5.(2013新课标全国)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图甲所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等已知重力加速度大小为g.为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)A小球的质量mB小球抛出点到
37、落地点的水平距离sC桌面到地面的高度hD弹簧的压缩量xE弹簧原长l0第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek_.(3)图乙中的直线是实验测量得到的sx图线从理论上可推出，如果h不变，m增加，sx图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，sx图线的斜率会_(填“增大”“减小”或“不变”)由图乙中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与x的_次方成正比第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】利用平抛运动的规律可将对瞬时速度的测量转化为对长度的测量(1)
38、本实验通过对平抛运动的计算，测量小球获得的动能，再根据机械能守恒，可得到弹簧的弹性势能，故需要测量的量有小球从抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h、小球的质量m，A、B、C正确第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(2)由h12gt2，svt可得vsg2h故Ek12mv2mgs24h第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(3)由sv0t，h12gt2可知，h不变，则sv0；而对相同的x，当小球质量m增大时，平抛初速度减小，s减小，因此图线斜率k sx 减小；如果m不变，h增大，则相同的x时s会增大，斜率会增大根据
39、机械能守恒，EpEk mgs24h，由题图知sx，故Epx2.【答案】(1)ABC(2)mgs24h (3)减小 增大 2第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验6(2014 山 东 理 综)某实验小组利用弹簧测力计和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验实验步骤：用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧测力计相连，如图甲所示在A端向右拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如
40、下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空：第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出FG图线(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保
41、留2位有效数字)(3)滑块最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度)第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【解析】(1)由胡克定律可知FG图线应为一条直线，因此应画一条直线尽可能通过较多的点(2)由FG知，动摩擦因数等于图中直线的斜率，求得0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)(3)悬挂物P落地之前，滑块受到细绳拉力和摩擦力作用在木板上加速，该过程位移为h，P落地后滑块只在摩擦力的作用下做减速运动，该过程位移为sh.P落地瞬间，滑块速度最大根据滑块减速阶段的运动得v22a(sh)，mgma解得：v 2gsh.第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验【答案】(1)如图所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)(3)2gsh第五章 机械能 创新大课堂学科素养提升热点考向剖析知识整合基础考情随堂体验谢谢观看！