验证机械能守恒定律习题(含答案)

验证机械能守恒定律习题（含答案）

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( )

A ．用天平称出重物的质量

B ．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来

C ．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度

D ．接通电源，待打点稳定后释放纸带

E ．用秒表测出重物下落的时间

解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh 和动能增加量12m v 2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mgh ＝12

m v 2成立，两边都有质量，可约去，即验证gh ＝12

v 2成立即可，故无需测质量，A 选项多余．对E 选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此E 选项也多余．

答案：AE

2．(安徽高考)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需

要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某

班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：

a ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并测出下落时间t ，通过v ＝gt

计算出瞬时速度v .

b ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v ＝

2gh 计算出瞬时

速度v .

c ．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v ，并通过h ＝v22g

计算出高度h . d ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v .

以上方案中只有一种正确，正确的是__________．(填入相应的字母)

解析：重物下落过程中，由于纸带与打点计时器的阻碍作用，其加速度要小于重力加速度g ，故不可用a 、b 、c 方案中的公式来求解．

答案：d

3．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每

隔0.05 s 闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻

的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s 2，小球质量m ＝0.2 kg ，计算结果保

留三位有效数字)： 时刻 t 2 t 3 t 4 t 5 速度( m/s) 4.99 4.48 3.98

(1)由频闪照片上的数据计算t 5时刻小球的速度v 5＝__________ m/s ；

(2)从t 2到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝__________ J ，动能减少量ΔE k

＝__________ J ；

(3)在误差允许的范围内，若ΔE p 与ΔE k 近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔE p __________ΔE k (选填“>”、“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

解析：(1)t 5时刻小球的速度v 5＝16.14＋18.662×0.05

×10－2 m/s ＝3.48 m/s ；(2)从t 2到t 5时间内，重力势能增量ΔE p ＝mgh 25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－

2 J ＝1.24 J ，动能减少

量ΔE k ＝12m v 2－12

m v 25＝1.28 J ；(3)ΔE p <ΔE k ，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力． 答案：(1)3.48 (2)1.24；1.28 (3)<；存在空气阻力

4.如图所示，两个质量各为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨

过定滑轮的软绳两端，已知m 1＞m 2.现要利用此装置验证机械能守恒定

律．

(1)若选定物块A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理

量有__________．(在横线上填入选项前的编号)

①物块的质量m 1、m 2

②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间

③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间

④绳子的长度

(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：

①绳的质量要轻

②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好

③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃

④两个物块的质量之差要尽可能小

以上建议中确实对提高准确程度有作用的是______．(在横线上填入选项前的编号)

(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_________________ _______________________________________________________.

解析：(1)通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故②、③只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度．

(2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两物块质量相差较小时，摩擦等阻力做功占两物块的机械能的比例增大，误差增大，故无需减小两物块的质量差．

答案：(1)①②或①③(2)①③(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等

5．如图所示，是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置，请回答下列问题：

(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为__________．

A．打点计时器(含纸带)； B.重锤；

C．天平； D.毫米刻度尺；

E.秒表．