- 高三物理机械能守恒仪器
高三物理机械能守恒的仪器包括：
1. 打点计时器：用于测量时间，并可通过测量纸带上的点计算物体的初速度和位移。
2. 弹簧振子：可以用来演示简谐运动和机械能守恒，以及验证单摆的运动规律。
3. 弹簧和木块：可以用来演示弹性势能、动能和重力势能的相互转化，以及机械能守恒。
4. 光电门和闪光灯：可以用来测量速度和加速度，并可用于验证机械能守恒。
5. 电子天平：可以测量物体的质量，可用于验证机械能守恒定律。
此外，一些高级的实验设备，如能量转换器（如电动机-发电机组）等也可以用于高三物理机械能守恒的实验。这些仪器可以帮助学生们更好地理解和掌握机械能守恒定律。
相关例题：
题目：
一个质量为 m 的小球，在斜面和竖直墙壁的夹角为 θ 的情况下，在水平地面上滑行了一段距离。设小球在滑行过程中，斜面和竖直墙壁对小球均无摩擦力作用。求小球在滑行过程中机械能守恒的表达式。
分析：
在这个问题中，小球受到重力 mg、支持力 N 和摩擦力 f。由于斜面和竖直墙壁对小球均无摩擦力作用，所以 f=0。同时，由于小球在滑行过程中机械能守恒，所以我们可以忽略重力势能的变化，只考虑小球的动能变化。
表达式：
由于小球在滑行过程中机械能守恒，所以小球的动能只与初始速度有关，与滑行距离无关。因此，我们可以得到机械能守恒的表达式：
E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = mgh + \frac{1}{2}m\omega^{2}r^{2}
其中，E_{k} 是小球的动能，m 是小球的质量，v 是小球的速度，h 是小球初始的高度差（即初始的重力势能），\omega 是小球初始的角速度（即初始的动能），r 是小球初始的半径（即初始的速度）。
解：
根据题意，小球在滑行过程中机械能守恒。由于小球在斜面上滑行，所以初始的高度差为 0。同时，由于小球在竖直墙壁上滑行，所以初始的角速度为 0。因此，机械能守恒的表达式为：
E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{1}{2}m\omega^{2}r^{2}
由于小球在水平地面上滑行了一段距离，所以小球的初始速度 v 不是无穷大。因此，小球的动能 E_{k} 是一个有限的数值。
假设小球滑行的距离为 x，那么小球的初始速度 v 可以表示为：v = \sqrt{\frac{mgx}{\omega}}
将这个表达式代入机械能守恒的表达式中，得到：E_{k} = \frac{mgx}{\omega}\sqrt{\frac{mgx}{\omega}} = \frac{mg^{3}x}{g\omega^{2}}
由于小球的角速度 \omega 是一个常数（即初始的角速度），所以机械能守恒的表达式可以简化为：E_{k} = \frac{mg^{3}x^{2}}{g^{2}} = mgx^{2}
因此，机械能守恒的表达式为：E_{k} = mgx^{2} + \frac{1}{2}m\omega^{2}r^{2}
答案：机械能守恒的表达式为 E_{k} = mgx^{2} + \frac{1}{2}m\omega^{2}r^{2}。其中 x 是小球滑行的距离，r 是小球初始的半径（即初始的速度），\omega 是小球初始的角速度（即初始的动能）。这个表达式忽略了重力势能的变化，只考虑了小球的动能变化。
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