文档内容
第六章 机械能守恒定律
近5年考情分析
考题统计
等级
考点要求 2022 2021 2020 2019 2018
要求
功 功率和机车
Ⅱ 广东卷·T9 北京卷·T8 Ⅲ卷·T18
启动问题
浙江6月卷
Ⅰ卷·T14
动能定理及其 ·T13 Ⅱ卷·T16
Ⅱ 甲卷·T20 Ⅲ卷·T17 Ⅱ卷·T14
应用 浙江1月卷 Ⅱ卷·T25
Ⅲ卷·T25
·T20
机械能守恒定
乙卷·T16 甲卷·T24 Ⅱ卷·T18
律及其应用 Ⅱ
功能关系及能
Ⅱ 山东卷·T16 广东卷·T9 Ⅰ卷·T19
量守恒定律
实验六：探究
Ⅲ卷·T22
动能定理
实验七：探究
湖北卷·T12
机械能守恒定 河北卷·T12
河北卷·T11
律
1.物理观念:功和功率、动能、势能及功能关系
2.科学思维：(1)机车启动模型(2)利用动能定理、机械能守恒定律、功能关系进行科学推理
核心素养
或科学论证。
3.科学态度与责任：利用能量观点解决生产、生活、科技中的问题
高考对机械能及其守恒定律部分的考查常结合生产、生活中常见的物理情景，如物体上抛下
落、车辆启动、(类)刹车、物体上下坡、传送带等。在考查方向上，单一物体、多个物体的
命题规律 不同运动形式都有所体现。解题方法主要是函数法和图象法，同时应用推理论证。对学科核
心素养的考查主要体现在运动与相互作用观念、能量观念、模型建构、科学推理及严谨认真
的科学态度。
本章是高考的重要内容，复习备考要重点加强物理模型的建构;突出物理思想，如:转换与守
恒。加强能量规律的探究、推理、论证及在不同环境下的具体应用。利用生产，生活中与功
备考策略 和能量紧密联系的实践活动，加强对能量规律的应用与探究。加强典型学科方法如函数法、
比较法、极限法、图象法、模型法等的应用训练。
【网络构建】专题 6.6 实验七：探究机械能守恒定律
【网络构建】
考点一 基本要求
一、实验目的
验证机械能守恒定律．
二、实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说
明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．
三、实验器材
打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根．
四、实验步骤
1．安装置：按实验原理图将检查、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次～5次实验．
3．选纸带：(1)用mgh＝mv2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离接近2 mm的纸带．
(2)用mv－mv＝mgΔh验证时，只要A、B之间的点迹清晰即可选用．
五、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
考点 二 方法规律
一、验证方案
方案一：利用起始点和第n点计算．代入gh 和v，如果在实验误差允许的范围内，gh ＝v，则验证了
n n
机械能守恒定律．
方案二：任取两点计算
1．任取两点A、B测出h ，算出gh .
AB AB
2．算出v－v的值．
3．如果在实验误差允许的范围内，gh ＝v－v，则验证了机械能守恒定律．
AB
方案三：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v2为纵轴，以h为横轴，绘出v2－h图线，若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．
二、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0点量起，一次将各打点对应下落高度测
量完，二是多测几次取平均值．
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ΔE ＝mv必定稍小于重
k
力势能的减少量ΔE＝mgh ，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力．
p n
三、注意事项
1．打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩
擦阻力．
2．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．
3．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v＝，不能用v＝或v＝gt来计算．
n n n高频考点一 基本要求
例1.（2022·广东惠州·二模）在《验证机械能守恒定律》实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙
所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验，设重力加速度为g。
（1）在甲图中，下落物体应选择密度_______（选填“大”或“小”）的重物；在乙图中，两个重物的质
量关系是 _______ （选填“>”、“＝”或“<”）；
（2）采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和_______；
（3）某次实验所打纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C、D点到O点的距离已标出，打点时间间隔为
0.02s，则记录C点时，重物的速度 _______m/s；（结果保留三位有效数字）
（4）从减少实验误差的角度看，比较两种实验方案，你认为_______更合理（选填“甲”或“乙”)。
【变式训练】（2022·北京·北师大二附中模拟）利用图装置做“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．动能变化量与势能变化量
B．速度变化量和势能变化量
C．加速度变化量和高度变化量
（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___________；
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 、 、 。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 ___________，动能变
化量 ___________；
（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_________；
A．利用公式 计算重物速度 B．利用公式 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）某同学用图装置研究机械能是否守恒，思路如下：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 图像，并做如下判断：若图像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。( )
高频考点二 方法规律
例2.某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律，-根细线一端系住钢球，另一端悬挂在铁架台上的O
点，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不
计）。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，取 ，作为钢
球经过A点时的速度，记录钢球释放时细线与竖直方向的夹角和计时器示数t，计算并比较钢球从释放点
摆至A点过程中重力势能减少量∆E 与动能增加量∆E，从而验证机械能是否守恒。重力加速度为g。
p k（1）已知钢球质量为m，悬点O到钢球球心的距离为L，则 ________（用m、 、L、g表示）
（2）改 变值，得出多组 与挡光时间t的实验数据，若机械能守恒，下列图像正确的是_______。
A． B． C． D．
（3）下表为该同学的实验结果：
（ ） 4.89 9.79 14.69 19.59 29.38
（ ） 5.04 10.10 15.10 20.00 29.80
分析发现，表中的∆E 与∆E 之间存在差异，产生这种差异的原因是____________。
p k
【变式训练】（2022·山东泰安·三模）利用阿特伍德机可以验证不少力学定律。如图为一理想阿特伍德机
示意图，A、B为两质量分别为m 、m 的两物块，用轻质无弹性的细绳连接后跨在光滑的轻小定滑轮两端，
A B
两物块离地足够高。通过调整两物块的质量大小关系可以控制系统的加速度。设法固定物块A、B后，在
物块A上安装一个宽度为d的遮光片，并在其下方空中固定一个光电门，连接好光电门与毫秒计时器，并
打开电源。松开固定装置，测出物块A初始释放时距离光电门的高度h，并读出遮光片通过光电门所用的
时间Δt，重力加速度为g。若想要利用上述实验装置验证机械能守恒定律，则：
（1）实验中，需要使A、B满足关系m ________m （选填“>”、“=”或“<”）。
A B
（2）遮光片经过光电门时的速度大小v=________（用题中所给物理量表示）。
（3）若要利用上述数据验证机械能守恒定律，则所需要验证的等式为_________（用m 、m 、h、v和必
A B
要的常用量表示，写出等式的完整形式无需简化）。【变式训练】（2022·山西大附中三模）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止
开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、低压交流电源、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，
此外还必需的器材是______。
A．刻度尺 B．秒表 C．天平
（2）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．速度变化量与高度变化量 B．重力做功与重力势能变化量
C．动能变化量与重力势能变化量 D．合外力做的功与动能变化量
（3）下列关于该实验的一些说法正确的是______。
A．做实验时，要先释放重物，再接通电源
B．实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
C．若某同学通过描绘 图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线
的斜率应约为9.8
D．可以用 来计算重物下落的速度
（4）安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。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 、 、 。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打
点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式______（用题中
所给字母表示）。
A． B．
C． D．都不正确
【变式训练】（2022·湖南永州·三模）某同学用DIS实验装置来验证“机械能守恒定律”，如图甲，力传
感器固定在天花板上，细线一端吊着小球。实验步骤如下：
①将质量为m的小球拉至与竖直方向夹角为 处的A点无初速释放；
②通过软件描绘出细线拉力大小F随时间变化如图乙；③改变无初速释放小球时细线与竖直方向夹角 值，重复实验，得到多组数据。
（1）小球由A点无初速释放到第一次回到A点的时间为___________（用含有 的符号表示）；
（2）如图丙，以 为横轴，以小球运动到最低点时细线拉力大小 为纵轴，描点绘图，已知当地的重
力加速度为g，当图像斜率 ___________；纵轴截距 ___________时，即可验证小球机械能守恒。
（用题中所给物理量符号表示）
【变式训练】某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）下列做法正确的有___________（填正确答案标号）：
A． 使用的电源是直流电源
B． 必须使用天平测出重物的质量
C． 必须使用秒表测量重物下落的时间
D． 释放纸带前，应让重物尽量靠近打点计时器
（2） 如图乙为选取的一条符合实验要求的纸带（部分纸带未画出），其中O点为起始点，A、B、C、
D、E、F、G均为连续的点。已知打点周期为T，重力加速度为g。
①从纸带上直接测出各点间的距离，利用下列测量值能验证机械能守恒定律的有___________（填正确答
案标号）；
A． OE、OF和OG的长度 B． OA和AC的长度C． OF和FG的长度 D． AC、BF和EG的长度
②若已知OF的长度为 ，EG的长度为 ，选取从O点到F点的过程来验证机械能守恒定律，请用题中
所给的符号写出需要验证的表达式为： =___________；
（3） 某同学利用实验时打出的纸带，测量出了各计数点到起始点的距离h，算出了各计数点对应的速度
v，然后以h为横轴、v2为纵轴作出了如图丙所示的图线，发现图线明显未过原点O，其主要原因可能是
___________（填正确答案标号）。
A．重物下落时受到阻力
B．电源的频率偏高
C．先松开纸带，后接通电源
D．利用公式 计算重物速度
