2025版高中物理：第六章 机械能守恒定律 实验7　验证机械能守恒定律

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实验 7
　
验证机械能守恒定律
对应学生用书 P141
考点一
　
常规实验
角度 1
　
教材实验考查(打点计时器)
(2024 届惠州模拟)用如图 1的装置“验证机械能守恒定律”。
(1)下列物理量需要直接测量的是
　　　　
,通过计算得到的是
　　　　
。(填写字母代号)
A.重锤质量
B.打点计时器所接交流电源的电压大小
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C.重锤下落的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度大小
(2)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 2是实验中得到的一条
纸带,A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据图 2测得的 s1、s2、s3、s4,写出打点计时器在打
B点到打 D点过程中重锤重力势能减少量 ΔEp=
　　　　
,以及动能增加量 ΔEk=
　　　　
。‡
　　
答案
　
(1)C
　
D
　
(2)mg(s3-s1)
　
m s4(s4-2s2)
8T2
解析
　
(1)验证机械能守恒定律的表达式为 mgh=
1
2
mv2-
1
2
mv'2,即gh=
1
2
v2-
1
2
v'2。由此表达
式可知,重锤质量不需要测量;使用打点计时器只需要确定交流电的频率,从而得到打点周期,交流
电的电压不需要测量;为确定重力势能的减少量,需要测量下落高度;与下落高度对应的重锤的瞬
时速度,是通过纸带数据计算得到的,不是直接测量得到的。综上,需要直接测量的物理量是选项
C,需要通过计算得到的物理量是选项 D。
(2)重锤由 B点到 D点,重力势能减少量的表达式为 ΔEp=mg(s3-s1)
B、D两点的速度分别为 vB=
s2
2T
,vD=
s4-s2
2T
,动能增加量 ΔEk=
1
2
m
-
1
2
m
vB
2
=
m s4(s4-2s2)
8T2
。
角度 2
　
教材实验考查(气垫导轨)
(2024 届河北模拟)如图 1所示,在实验室中利用气垫导轨验证机械能守恒定律。滑块上安
装遮光条,滑块通过不可伸长的轻绳与钩码相连,轻绳与气垫导轨平行。气垫导轨调成水平后,滑
块在牵引力作用下先后通过两个光电门,滑块与遮光条的总质量为 M,钩码的质量为 m,数字计时
器记录了遮光条通过第一个光电门的时间 Δt1,通过第二个光电门的时间 Δt2,重力加速度为 g。
(1)利用最小刻度为毫米的刻度尺测量两个光电门间的距离 l,两个光电门所在的位置如图 2所示,
则两个光电门的距离 l=
　　　　
mm。‡
(2)如图 3所示,利用螺旋测微器测量遮光条宽度 d,读数为
　　　　
mm。‡
(3)若要验证机械能守恒定律,表达式应满足
　　　　　　
(用题中给的字母符号表示)。‡
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