验证机械能守恒定律实验(吐血整理经典题)
备战高考物理实验专题复习《验证机械能守恒定律》(解析版)
《验证机械能守恒定律》一、实验题1.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一水平的气垫导轨，导轨上A点处有一滑块，其质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。
调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B点处与劲度系数为k的弹簧接触时小球恰好落地，测出每次弹簧的压缩量x，如果在B 点的正上方安装一个速度传感器，用来测定滑块到达B点的速度，发现速度v与弹簧的压缩量x成正比，作出速度v随弹簧压缩量x变化的图象如图乙所示，测得图象的斜率。
在某次实验中，某同学没有开启速度传感器，但测出了A、B两点间的距离为L，弹簧的压缩量为，重力加速度用g表示，则：滑块从A处到达B处时，滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为______，系统的重力势能减少量可表示为______，在误差允许的范围内，若则可认为系统的机械能守恒。
用题中字母表示在实验中，该同学测得，弹簧的劲度系数，并改变A、B间的距离L，作出的图象如图丙所示，则重力加速度______。
2.某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验．甲同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．纸带连续的计时点A、B、C、D至第1个点O的距离如图所示，已知重锤的质量为，当地的重力加速度为，从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为______J，重锤动能的增加量为__________J，从以上数据可以得到的结论是__________结果保留3位有效数字．乙同学利用上述实验装置测定当地的重力加速度．他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图所示的图线．由于图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，在实验的操作上其原因可能是__________乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g__________选填“大于”、“等于”或“小于”．丙同学用如图所示的气垫导轨装置来验证机械能守恒定律，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为、，滑块在气垫导轨上运动时空气阻力不计，为验证机械能守恒定律，还需测量的物理量是，机械能守恒的表达式为3.某研究生学习小组为了研究“两小球碰撞过程中动能的损失率”即碰撞中系统动能的损失与系统碰撞前初动能的比值，设计了如图所示的装置进行如下的实验操作：Ⅰ先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在木板上留下痕迹O；Ⅱ将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上得到痕迹B；Ⅲ然后把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从原固定位置由静止开始滚下与小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C：Ⅳ用天平测量a、b两小球的质量分别为、，用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的距离分别为、和．本实验中所选用的两小球质量关系为________填“”、“”或“”；用本实验中所测得的量表示，其表达式为________________．4.用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物块A、B，物块B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B的正下方。
7.9 实验：验证机械能守恒定律
7.9 实验：验证机械能守恒定律1．用自由落体法验证机械能守恒定律，下面哪些测量工具是必需的( )A ．天平B ．弹簧测力计C ．刻度尺D ．秒表2．某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中正确的是( )A ．把电磁打点计时器固定在铁架台上，并用导线连接到低压交流电源上B ．将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C ．先释放纸带，再接通电源D ．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据3．为测量速度及高度而选择纸带时，较为理想的纸带具备的特点是( )A ．点迹小而清晰的B ．点迹粗的C ．第一、二点距离接近2 mm 的D ．纸带长度较长的(60～80 cm)4．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是( )A ．选用重锤的质量过大B ．选用重锤的质量过小C ．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力D ．实验时操作不仔细，实验数据测量不准确5．(2010年高考四川卷)有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的，为找出该纸带，某同学在每条纸带上选取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为x 1、x 2、x 3.请你根据下列x 1、x 2、x 3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s 2)( )A ．61.0 mm 65.8 mm 70.7 mmB ．41.2 mm 45.1 mm 53.0 mmC ．49.6 mm 53.5 mm 57.3 mmD ．60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm6．如图所示的是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中n 点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算n 点速度的方法，其中正确的是( )A ．n 点是第n 个点，则v n ＝gnTB ．n 点是第n 个点，则v n ＝g (n －1)TC ．n 点是第n 个点，则v n ＝x n ＋x n ＋12TD ．n 点是第n 个点，则v n ＝h n ＋1－h n －12T7．(1)在用落体法验证机械能守恒定律的实验中：所用重锤的质量m ＝500 g ，打点计时器所用电源频率为50 Hz ，打下的纸带如图所示(图中的数据为从起始点O 到该点的距离)，则在打B 点时，重锤的速度v B ＝________m/s ，从开始下落到打B 点时，重锤的势能减少量是________J(g 取10 m/s 2，计算结果取两位有效数字)．(2)根据纸带算出各点的速度v ，量出从O 点下落的距离h ，则以v 2为纵轴，以h 为横轴，画出的v 2－h 图线应为________8．如图所示，两个质量分别为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m1>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了以下建议：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：____________________________________________________________________.9．用气垫导轨装置验证机械能守恒定律，先非常仔细地把导轨调成水平，然后如图7－9－11所示用垫块把导轨一端垫高H .滑块m 上面装l ＝3 cm 的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G 1和G 2时的时间Δt 1，和Δt 2，就可以算它通过G 1和G 2时的速度v 1和v 2，就可以算出它由G 1到G 2这段过程中动能的增加量ΔE k ＝12m (v 22－v 12)；再算出重力势能的减少量ΔE p ＝mgh ，比较ΔE k 与ΔE p 的大小，便可验证机械能是否守恒．(1)滑块的速度v1、v2如何求出？滑块通过G1时的高度h如何求出？(2)若测得图中L＝1 m，s＝0.5 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10－2s和2.0×10－2s，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，试判断机械能是否守恒．参考答案1．解析：选C.验证机械能守恒定律的实验中，需用刻度尺测量计数点之间的距离，不需用天平测出重物的质量，也不需用秒表和弹簧测力计，故正确答案为C.2．解析：选ABD.在做“验证机械能守恒定律”的实验时，应先接通电源，后释放纸带，以保证打第一个点时纸带的初速度为零，故只有C 错误，A 、B 、D 均正确．3．解析：选ACD.点迹小而清晰的纸带在测量时产生的误差小，计算结果准确，所以A 对，B 错；根据实验需验证的关系是mgh ＝12m v 2，其中h 应是从静止开始下落的高度，而重物从静止开始下落的第一个0.02 s(打点时间间隔)内所下落的高度为h 1＝12gt 21＝12×9.8×0.022 m ≈0.002 m ＝2 mm. 因此，纸带上第一、二两点间的距离接近2 mm ，表示在打第一个点的瞬时重物开始下落，C 对；在用直尺量取计数点间距时，距离越大，读数的相对误差越小，故D 对．4．解析：选C.在重锤下落过程中，重锤需克服空气的阻力及打点计时器对纸带的阻力做功，重锤减少的重力势能在克服阻力做功的过程中消耗掉一部分，因此重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，故只有C 是正确的．5．解析：选C.验证机械能守恒采用重锤的自由落体运动实现，所以相邻的0.02 s 内的位移增加量为Δx ＝gT 2＝9.791×0.022 mm ≈3.9 mm.6．解析：选CD.做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，所以n 点的速度等于(n －1)到(n ＋1)之间的平均速度，所以A 、B 错误，C 、D 正确．7．解析：(1)v B ＝OC －OA 2T ＝(50.2－18.6)2×0.02×10－3 m/s ＝0.79 m/s ΔE p ＝mg OB ＝0.16 J.(2)由mgh ＝12m v 2有v 2＝2gh ，故应选C. 答案：(1)0.79 0.16 (2)C8．解析：(1)A 、B 组成的系统机械能守恒的表达式为(m 1－m 2)gl ＝12(m 1＋m 2)v 2，其中l ＝v 2t (l 表示A 下降或B 上升的距离，t 为A 下降或B 上升的时间)，故验证机械能守恒的表达式为(m 1－m 2)gl ＝12(m 1＋m 2)(2l t)2，测量的物理量为m 1、m 2、l 、t ，故应选①②或①③.(2)由上述分析可见，没有考虑软绳机械能的变化，故采用轻绳以忽略绳的机械能，计算A 、B 速度时考虑的是二者沿绳方向的速度，故应保持两物块只沿竖直方向运动，不要摇晃．绳的长短与m 1和m 2的质量关系对实验无影响，故选①③.(3)可从实验条件和测量的量出发考虑问题：如“对同一高度进行多次测量取平均值”，以减小偶然误差；“选取受力后相对伸长量小的绳子”，以忽略绳势能的变化，且使A 、B 运动的距离相同．答案：见解析9．解析：(1)因为挡光框宽度很小(l ＝3 cm)，挡光框通过光电门的时间极短，故可以认为挡光框通过光电门的平均速度等于通过G 1和G 2两位置的瞬时速度v ＝l Δt；由相似原理，可得h s ＝H L ，便可求得h ＝H L s ，H 、l 、s 都是事先设定的．(2)v 1＝l Δt 1＝3×10－25×10－2m/s ＝0.6 m/s ，v 2＝l Δt 2＝3×10－22×10－2m/s ＝1.5 m/s ，动能增加量ΔE k ＝12m (v 22－v 21)＝12×0.5×(1.52－0.62)J ≈0.473 J ．h ＝H L s ＝0.21×0.5 m ＝0.1 m ，势能减少量ΔE p ＝mgh ＝0.5×9.80×0.1 J ＝0.490 J ，在误差允许范围内可认为机械能守恒．答案：见解析。
1验证机械能守恒定律(高考物理力学实验)含答案与解析
1验证机械能守恒定律（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图2所示，由此读出b=mm；（2）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△E k=，系统的重力势能减少量可表示为△E p=，在误差允许的范围内，若△E k=△E p则可认为系统的机械能守恒；（用题中字母表示）（3）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2﹣d图象如图3所示，并测得M=m，则重力加速度g=m/s2．2．用如图所示装置可验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方。
系统静止时，金属片C与圆环间的高度为h，由此释放，系统开始运动。
当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过电子计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间。
（1）若测得P1、P2之间的距离为d，物体B通过这段距离的时间为t，则物体B 刚穿过圆环后的速度v=。
（2）若物体A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，重力加速度为g，该实验中验证了等式成立，即可验证机械能守恒定律。
（3）本实验中的测量仪器除刻度尺、光电门、电子计时器外，还需要。
3．用图甲所示的装置，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，利用此装置可验证机械能守恒定律，某次实验中，让质量为m 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点迹，如图乙所示，O是打下的第一个点，取离O点较远的相邻的三个实际点A、B、C为计数点，已知m=0.1kg，打点计时器每隔0.02s打一个点。
实验7 验证机械能守恒定律(有解析)
A.在误差允许范围内
B.没有用当地的重力加速度g
【答案】（1）B（2）3.34
（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图10（b）所示，小球直径 __________ 。
（3）测量时，应__________（选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间 和 。
（4）计算小球通过光电门的速度，己知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失 ________电门的高度，将会__________（选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。
【参考答案】
（2）7.885mm（3）B（4） （5）增大
【命题意图】本题考查测量小球与橡胶材料碰撞损失的机械能和螺旋测微器读数、误差分析，意在考查实验探究能力。
【解题思路】
(2)根据螺旋测微器读数规则，小球直径d=7.5mm+0.385mm=7.885mm
（3）①.能②.A
【解析】（1）应手提纸带上端使纸带竖直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。故B操作正确。
（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得打点“13”时，重锤下落的速度大小
（3）可以验证机械能守恒；
理由是“在误差允许范围内，重锤的重力势能减小值等于动能增加值”
故选A。
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。
高考物理实验专题 验证机械能守恒定律（含答案）
高考物理专题 验证机械能守恒定律（含答案）1. 在“用DIS 研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是 传感器。
若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。
（选填：“大”或“小”）。
【答案】光电门；大【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算，为：dv t=∆，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d 会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。
2. 如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。
A ．重物选用质量和密度较大的金属锤 B ．两限位孔在同一竖直面内上下对正 C ．精确测量出重物的质量D ．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。
纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O 点为纸带上打出的第一个点。
重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。
A ．OA 、AD 和EG 的长度 B ．OC 、BC 和CD 的长度 C ．BD 、CF 和EG 的长度 C ．AC 、BD 和EG 的长度 【答案】①AB ； ②BC 。
【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A 正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B 正确；验证机械能守恒定律的原理是：21222121mv mv mgh -=，重物质量可以消去，无需精确测量出重物的质量，故C 错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D 错误。
2024届全国高考复习物理历年好题专项(实验：验证机械能守恒定律)练习(附答案)
2024届全国高考复习物理历年好题专项（实验：验证机械能守恒定律）练习1.[2023ꞏ湖南邵阳一模]某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”．实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6 V 的交变电流和直流电，交变电流的频率为50 Hz .重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．(1)他进行了下面几个操作步骤：A ．按照图示的装置安装器材；B ．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C ．用天平测出重锤的质量；D ．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E ．测量纸带上某些点间的距离；F ．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能． 其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________(均填步骤前的选项字母).(2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O 点为起始点，A 、B 、C 、D 、E 、F 为六个计时点．根据纸带上的测量数据，可得出打B 点时重锤的速度为________m /s (保留3位有效数字).(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度v ，量出下落距离h ，并以v 22 为纵轴、h 为横轴画出的图像应是下图的________(填选项字母).2．[2021ꞏ海南卷]为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验．此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺．(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是____________；①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间Δt1、Δt2；⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度h1、h2；⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量．(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则d＝________mm；某次实验中，测得Δt1＝11.60 ms，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度v1＝________m/s(保留3位有效数字)；(3)在误差允许范围内，若h1－h2＝________(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒；(4)写出两点产生误差的主要原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.3．[2022ꞏ湖北卷]某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验．一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示．拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值T max 和最小值T min.改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程．根据测量数据在直角坐标系中绘制的T max - T min图像是一条直线，如图乙所示．(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒．则图乙中直线斜率的理论值为________．(2)由图乙得：直线的斜率为________，小钢球的重力为________N.(结果均保留2位有效数字)(3)该实验系统误差的主要来源是________(单选，填正确答案标号).A．小钢球摆动角度偏大B．小钢球初始释放位置不同C．小钢球摆动过程中有空气阻力4．[2022ꞏ河北卷]某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示．弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m.已知弹簧的弹性势能表达式为E＝12kx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g.(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L.接通打点计时器电源．从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带．钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点).从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为________________，钩码的动能增加量为____________________，钩码的重力势能增加量为____________________．(2)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示．由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是________．5．[2023ꞏ湖南岳阳三模]某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数．PQ为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画).每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放，但始终保持斜面底边长L＝0.500 m不变．(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如图乙所示，则d＝________cm；(2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图丙所示的v2 - h图像，其图像与横轴的交点为0.25.由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________；(3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到v2- h图像，其图像的斜率将________(填“增大”“减小”或“不变”).6．[2023ꞏ北师大二附中模拟]某同学采用如图甲所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验．(1)除了图甲装置中的器材之外，还必须从图乙中选取实验器材，其名称是________；(2)指出图甲装置中不合理的地方(一处)________________________________________________________________________；(3)小明同学通过正确实验操作得到了如图丙所示的一条纸带，读出计数点0、4两点间的距离为________cm；(4)已知打点计时器的电源频率为50 Hz，计算得出打下计数点5时纸带速度的大小为________m/s(保留两位有效数字)；(5)在实际的测量中，重物减少的重力势能通常会________(选填“略大于”“等于”或“略小于”)增加的动能，这样产生的误差属于________(选填“系统误差”或“偶然误差”)；7．[2022ꞏ广东卷]某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图(a)所示的装置，实验过程如下：(1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．(2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(b)所示，小球直径d＝________mm.(3)测量时，应________(选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”).记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2.(4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝________(用字母m、d、t1和t2表示).(5)若适当调高光电门的高度，将会________(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差．参考答案1．答案：(1)C B (2)1.84 (3)C答案解析：(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，选项B 操作不当，因实验只需比较gh 和v 22 的大小关系，不需要测量质量，选项C 没必要．(2)打B 点的速度即为AC 段的平均速度，即v B ＝（21.68－14.31）×10－22×0.02 m/s ≈1.84 m/s. (3)根据12 m v 2＝mgh 可知，12 v 2与h 成正比，故C 项正确．2．答案：(1)②④ (2)5.00 0.431 (3)12⎝⎛⎭⎫d Δt 22－12⎝⎛⎭⎫d Δt 12g(4)滑块在下滑过程中受到空气阻力作用，产生误差；遮光条宽度不够窄，测量速度不准确，产生误差答案解析：(1)滑块沿光滑的斜面下滑过程机械能守恒，需要通过光电门测量通过滑块运动的速度v ＝d Δt ，滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能mg (h 1－h 2)＝12 m v 22 －12 m v 21 ＝12 m ⎝⎛⎭⎫d Δt 2 2－12 m ⎝⎛⎭d Δt 1 2，整理化简得g (h 1－h 2)＝12 ⎝⎛⎭d Δt 2 2－12 ⎝⎛⎭⎫d Δt 1 2，所以测量滑块和遮光条得总质量m 不必要，②满足题目要求，测量A 、B 之间的距离l 不必要，④满足题目要求．(2)游标卡尺的读数为d ＝5 mm ＋0×0.05 mm ＝5.00 mm ，滑块通过光电门的速度v 1＝d Δt 1 ＝511.60 m/s ＝0.431 m/s ，(3)根据(1)问可知h 1－h 2＝12⎝⎛⎭⎫d Δt 22－12⎝⎛⎭⎫d Δt 12g ，在误差允许的范围内，满足该等式可认为滑块下滑过程中机械能守恒．(4)滑块在下滑过程中受到空气阻力作用，产生误差；遮光条宽度不够窄，测量速度不准确，产生误差．3．答案：(1)－2 (2)－2.1 0.59 (3)C答案解析：(1)设初始位置时，细线与竖直方向夹角为θ，则细线拉力最小值为T min ＝mg cos θ，到最低点时细线拉力最大，则mgl (1－cos θ)＝12 m v 2，T max －mg ＝m v 2l ，联立可得T max ＝3mg －2T min ，即若小钢球摆动过程中机械能守恒．则图乙中直线斜率的理论值为－2；(2)由图乙得直线的斜率为k ＝－1.77－1.350.2＝－2.1，3mg ＝1.77，则小钢球的重力为mg ＝0.59 N.(3)该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小，故选C.4．答案：(1)k (L －L 0)h 5－12 kh 25 m ()h 6－h 428T 2mgh 5 (2)见答案解析 答案解析：(1)从打出A 点到打出F 点时间内，弹簧的弹性势能减少量为ΔE p 弹＝12 k (L－L 0)2－12 k (L －L 0－h 5)2整理有ΔE p 弹＝k (L －L 0)h 5－12 kh 25 ；打F 点时钩码的速度为v F ＝h 6－h 42T ，由于在误差允许的范围内，认为释放钩码的同时打出A 点，则钩码动能的增加量为ΔE k ＝12 m v 2F －0＝m ()h 6－h 428T 2，钩码的重力势能增加量为ΔE p ＝mgh 5. (2)钩码机械能的增加量，即钩码动能和重力势能增加量的总和，若无阻力做功则弹簧弹性势能的减少量等于钩码机械能的增加量．现在随着h 增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，而两条曲线在纵向的间隔即阻力做的功，则产生这个问题的主要原因是钩码和纸带运动的速度逐渐增大，导致空气阻力逐渐增大，以至于空气阻力做的功也逐渐增大．5．答案：(1)0.225 (2)0.5 (3)不变答案解析：(1)由图知第5条刻度线与主尺对齐，则读数为：d ＝2 mm ＋5×0.05 mm ＝2.25 mm ＝0.225 cm ；(2)设斜面的长为s ，倾角为θ，由动能定理得(mg sin θ－μmg cos θ)s ＝12 m v 2，即：mgh－μmgL ＝12 m v 2，v 2＝2gh －2μgL ，由图像可知，当h ＝0.25 m 时，v ＝0，代入得到μ＝0.5；(3)由v 2＝2gh －2μgL 知斜率k ＝2g 为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图像的斜率不变．6．答案：(1)刻度尺 (2)重物离打点计时器太远 (3)3.11(3.10～3.12) (4)0.91(0.89～0.93) (5)略大于 系统误差答案解析：(1)验证机械能守恒定律需要测量重物下降的高度以及重物的速度，因此需要使用刻度尺．(2)为充分利用纸带记录实验数据，重物应尽量靠近打点计时器，而题图甲中重物离打点计时器太远．(3)计数点0对应的读数为1.00 cm ，计数点4对应的读数为4.11 cm ，所以计数点0到4的距离为3.11 cm.(4)计数点5对应的速度等于计数点4～6对应的平均速度，即v 5＝（7.75－4.11）×10－20.04 m/s ＝0.91 m/s.(5)由于阻力的存在，重物减少的重力势能略大于增加的动能，这种误差与人为因素无关，与实验系统本身有关，所以该误差称为系统误差．7．答案：(2)7.885 (3)B (4)md 22 (1t 21 －1t 22) (5)增大 答案解析：(2)根据螺旋测微器读数规则可知，小球直径d ＝7.5 mm ＋0.385 mm ＝7.885 mm.(3)由于小球自由落体运动时间很短，所以测量时，应该先接通数字计时器，后释放小球．(4)小球第1次通过光电门时的速度v 1＝d t 1 ，第2次通过光电门时的速度v 2＝d t 2，小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE ＝12 m v 21 －12 m v 22 ＝md 22 (1t 21 －1t 22).(5)若适当调高光电门高度，将会增大因空气阻力引起的测量误差．。
验证机械能守恒定律练习(有参考答案)
实验:验证机械能守恒定律练习高一（ ）班（ ）号 姓名：1．在“用打点计时器验证重锤做自由落体运动的过程中机械能守恒”的实验中，需要直接测量的数据是重物的 ( )A ．质量B ．下落高度C ．下落时间D ．即时速度2.利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是（）A.应该用天平称出物体的质量B.应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带C.操作时应先接通电源然后放开纸带D.电磁打点计时器应接在电压为4～6 V 的直流电源上3．在“用打点计时器验证重锤做自由落体运动的过程中机械能守恒”的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？ ( )A ．只要足够重就可以B ．只要体积足够小就可以C ．既要重，又要体积小D ．应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲4．用小车沿光滑斜面下滑的方法验证机械能守恒时，小车下滑的高度是由下列哪种方法得到的 ( )A ．米尺直接测小车下滑高度。
B ．米尺直接从纸带上测出。
C ．米尺从纸带上测出小车的斜面位移再乘以sinθ，即h n =d n H/lD ．用小三角板从纸带上测出。
5．在“验证机械能守恒定律”的实验中，可以通过计算得到的有 ( )A ．重锤质量B ．重力加速度C ．重锤下落高度D ．与下落高度对应的重锤的即时速度6．利用打点计时器所获得的打点的纸带如9题图所示，，A 、B 、C ……是计数点，相邻计数点对应的时间间隔是T ，对应的距离依次是s 1、s 2、s 3……下列计算打D 点时的速度的表达式中正确的有 ( )A ．T s s v D 243+=B ．T s s s s v D 44321+++=C ．T s s vD 16-= D ．T s s s s v D 45432+++=7．利用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中,计算第n 点的速度的公式是 ( )A ．V n =gtB ．V n =2gh nC ．V n =2h t n D ．V n = h n+1− h n −12T 8．在“验证机械能守恒定律”的实验中，除天平、铁架台、夹子、纸带和重物外，还需要（ ）A. 秒表B. 刻度尺C. 交流电源D. 打点计时器9．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是 （ ）A. 安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上B. 实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源C. 若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证D. 测量重物下落高度必须从起始点算起 图5-28S 6S 5S 4S 3S 2S 1C D E F G B A 6题图10．在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示.其中O 是起始点，A 、B 、C 、D 、E 是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50 Hz.该同学用毫米刻度尺测量O 到A 、B 、C 、D 、E 各点的距离，并记录在图中（单位：cm ）（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_____________.A ．打点计时器（包括纸带）；B ．重锤；C ．天平；D ．毫米刻度尺；E ．秒表；F ．运动小车（2）打点计时器的安装放置要求为______；开始打点计时的时候，接通电源和释放纸带的顺序应该是，先______，然后_______.（3）这五个数据中不符合有效数字读数要求的是（填A 、B 、C 、D 或E ）点读数________.（4）该同学用重锤在OC 段的运动来验证机械能守恒，OC 距离用h 来表示，他用C 点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量，这种做法（填“对”或“不对”）___________.（5）若O 点到某计数点的距离用h 表示，重力加速度为g ，该点对应重锤的瞬时速度为v ，则实验中要验证的等式为________________.（6）若重锤质量m=2.00×10-1 kg ，重力加速度g=9.80 m/s 2，由图中给出的数据，可得出从O 点到打下D 点，重锤重力势能的减少量为_______________ J ，而动能的增加量为____________ J （均保留三位有效数字）.（7）实验中往往出现重锤的重力势能减少量大于动能的增加量，其主要原因是________.（8）根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B 点的过程中，得到的结论是 。
2验证机械能守恒定律(高考物理力学实验)含答案与解析
2验证机械能守恒定律（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．某同学用如图7甲所示的装置验证机械能守恒定律，他进行的部分操作步骤如下：（1）将两光电门固定在铁架台上，如图甲；（2）用螺旋测微器测量圆柱形重锤的高度L如图乙所示，则L=mm；（3）接通光电门电源；（4）将重锤从光电门正上方由静止释放，让重锤下落并穿过两光电门；（5）若重锤通过光电门1、光电门2时，计时器记录下的时间分别为△t1、△t2．重锤的高度用L表示，若已知当地的重力加速度为g，要验证重锤从光电门1到光电门2的过程中机械能守恒，还需要测量的物理量是（写出物理量并用相关字母表示）．（6）需要验证的表达式为（用相关字母表示）．2．某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验装置如图甲所示．（1）该同学开始实验时的情形如图乙所示，接通电源释放纸带开始实验．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是：①；②．（2）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，以为纵轴，画出的﹣h图象应是图丁中的．（3）将错误或不当的地方改正后，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，该同学选取如图丙所示的一段纸带，O是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），各计数点到O点的距离如图所示，他对OC段进行研究．在重物下落高度h OC的过程中，重物减小的重力势能△E P=J，增加的动能△E K=J（m=0.50kg，重力加速度g=10m/s2，结果保留3位有效数字）．3．图1是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，以下列出了一些实验步骤：A．用天平测出重物和夹子的质量B．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态D．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，之后再断开电源F．用秒表测出重物下落的时间G．更换纸带，重新进行两次实验（1）对于本实验，以上不必要的两个步骤是和图乙为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出），打点计时器每隔0.02s打一个点．若重物的质量为0.5kg，当地重力加速度取g=9.8m/s2，由图2所给的数据可算出（结果保留两位有效数字）：①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量为J．②打B点时重物的动能为J．（2）试指出造成第（1）问中①②计算结果不等的原因是．4．如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：A．按照图示的装置安装器件；B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；C．用天平测量出重锤的质量；D．接通电源开关，同时放开悬挂纸带的夹子，打出一条纸带；E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．指出其中操作不恰当的和没有必要进行的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上．（2）如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算下落到C点的速度表达式为：v=．（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是：．5．实验小组的同学做“验证机械能守恒定律”的实验．量角器中心O点和细线的一个端点重合，并且固定好；细线另一端系一个小球，当小球静止不动时，量角器的零刻度线与细线重合，在小球所在位置安装一个光电门．实验装置如图所示．本实验需要测的物理量有：小球的直径d，细线长度L，小球通过光电门的时间△t，小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角为θ．（1）除了光电门、量角器、细线外，实验室还有如下器材可供选用：A．直径约2cm的均匀铁球B．直径约5cm的均匀木球C．天平D．时钟E．最小刻度为毫米的米尺F．游标卡尺实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺，他们还需要从上述器材中选择（填写器材前的字母标号）．（2）测出小球的直径为d，小球通过光电门的时间为△t，可得小球经过最低点的瞬时速度v=．（3）若在实验误差允许的范围内，满足，即可验证机械能守恒定律（用题给字母表示，当地重力加速度为g）．（4）通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角θ，测出对应情况下，小球通过光电门的速度v，为了直观地判断机械能是否守恒，应作图象．6．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图甲所示：轻弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能骤如下：A．用天平测量出物块的质量m，按图甲所示安装好实验装置；B．向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量x；C．把纸带向左拉直，接通打点计时器电源；D．松手释放物块．（1）图乙是物块脱离弹簧后打点计时器所打出的纸带，每相邻两个计数点之间有4个点未画出．相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50Hz，则物块与桌面间的动摩擦因数为，这样得到的结果比动摩擦因数的真实值（填“偏大”或“偏小”）．（g=10m/s2）（2）若物块脱离弹簧时的速度为v，则弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是．（用m、g、v、x和动摩擦因数用μ表示）7．某同学利用图示装置，验证以下两个规律：①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳方向分速度大小相等；②系统机械能守恒．P、Q、R是三个完全相同的物块，上面固定有相同的遮光片，P、Q用细绳连接，放在水平气垫导轨上．物块R系在细绳正中间，三个光电门分别放置于a、b、c 处，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光．最初细线水平，现将三个物块由静止释放．（忽略R上的挡光片到系绳点的距离）（1）为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还必需测量的物理量有（多选）；A．P、Q、R的质量MB．两个定滑轮间的距离dC．R的遮光片到c的距离HD．遮光片的宽度x（2）经过测量发现t1=t2，若要验证物块R沿绳方向分速度与物块P速度大小相等，则验证表达式为；（4）若已知当地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为．8．小明同学利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律．A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为M的重物B相连．保持A、B静止，测出A的挡光片下端到光电门的距离h，然后将质量为m的小物体放在A上（图中没有画出），A下落过程中经过光电门，光电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度．将其视为A下落h（h＞＞b）时的速度，重力加速度为g．（1）在A从静止开始下落h的过程中，验证以A、B、m、地球所组成的系统机械能守恒定律的表达式为（用题目所给物理量的符号表示）；（2）由于光电门所测的平均速度与物体A下落h时的瞬时速度v间存在一个差值，因而系统减少的重力势能系统增加的动能（选填“大于”或“小于”）；（3）利用此装置还可以测得当地的重力加速度．具体的做法为：改变m的大小，A下落的加速度也将跟着变化．A下落的加速度用b、t、h表示的表达式为a=．经过几次重复实验，得到多组a、m数据，画出﹣的图象如图乙所示，已知图中直线的斜率为k，纵轴截距为b，可求出当地的重力加速度g=，并可求出A、B的质量M=．（用k和b表示）9．利用图所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，设计了以下的四种测量方案：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=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=v2/2g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）在实验中，某同学根据实验测得的数据，通过计算发现，重锤在下落过程中，重锤动能的增加量略大于重锤势能的减少量，若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是A．重锤的质量偏大B．交流电源的电压偏高C．交流电源的频率小于50HzD．重锤下落时受到的阻力过大．10．某同学利用如图甲所示实验装置验证机械能守恒．半圆盘固定在竖直平面内，盘面的水平刻度线标注着距离悬挂点O的高度，金属小圆柱拉至水平位置（h=0），然后由静止释放，小圆柱依次通过固定在不同高度h的光电门，记录小圆柱经过各光电门所用时间，已知当地重力加速度为g，（1）为计算出相应速度v，该同学用螺旋测微器测量出小圆柱的直径d，测量示数如图乙所示，则d=mm．（2）该同学用横坐标表示h，纵坐标应表示（选填“v”或“v2”）从而可以得到一条过原点的直线．他求出图象斜率为k，当k=时，则可验证小圆柱摆动过程中机械能是守恒的．11．图1是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，以下列出了一些实验步骤：A．用天平测出重物和夹子的质量B．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态D．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，之后再断开电源F．用秒表测出重物下落的时间G．更换纸带，重新进行两次实验（1）对于本实验，以上不必要的两个步骤是和图2为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出），打点计时器每隔0.02s打一个点．若重物的质量为0.5kg，当地重力加速度取g=9.8m/s2，由图乙所给的数据可算出（结果保留两位有效数字）：①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量为J．②打B点时重物的动能为J．（2）试指出造成第（1）问中①②计算结果不等的原因是．12．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变化的图象．（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（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm．（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，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．13．某活动小组利用图（a）所示装置探究机械能守恒定律．实验开始时，直径为d的小钢球被电磁铁吸住，断开开关，钢球由静止开始下落．测得钢球静止时球心到光电门中心的距离为h．由数字计时器测出钢球通过光电门的时间为△t，已知当地的重力加速度为g，试完成如下实验内容：（1）利用螺旋测微器测出钢球的直径，读数如图（b）所示，则d=mm （2）钢球通过光电门时的速度表达式为（用题中所给物理量的符号表示）；（3）要验证机械能守恒，需要比较和在误差范围内是否相等（用题中所给物理量的符号表示）．14．如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图，现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平、交流电源．请回答下列问题：（1）为完成此实验，除了现有的器材外，还需要的器材有；（2）关于本实验，在操作过程准确无误的情况下，下列说法中正确的是．A．实验时一定要称出重锤的质量B．实验中测得重锤重力势能的减少量△E p略大于它动能的增加量△E k，是因为阻力做功造成的C．如果纸带上打下的第1、2点模糊不清，则无论用何种方法处理数据，该纸带都不能用于验证机械能守恒定律D．处理实验数据时，可直接利用打下的连续实际点迹作为“计数点”（3）若按实验要求选出合适的纸带进行测量，量得连续三个计数点A、B、C到第一个点O的距离如图2所示（相邻两点时间间隔为0.02s），当地重力加速度的值为9.80m/s2，重锤质量为0.500kg，那么打下点B时重锤的速度v B=m/s，从O到B的过程中重力势能减少量△E p=J（计算结果均保留三位有效数字）．15．利用如图1所示的实验装置探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题，实验操作步骤如下：A．按实验要求安装好实验装置；B．使重锤靠近打点计时器；C．同时接通电源和释放纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点；D．重复上述实验步骤，得到多条纸带，从中选取一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一点，分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离．（1）上述操作中错误的一项是，应该改为；（2）已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，重锤质量为m=0.1kg，重力加速度g=9.8m/s2，纠正实验操作中错误后，得到一条较为理想的纸带如图2所示，O点为打点计时器打下的第一点，分别测得点A、B、C…与O点之间的距离h1=19.20cm，h2=23.23cm，h3=27.65cm，则打点计时器打B点时重锤下落的速度大小为m/s，打点计时器从打O点到打B点的过程中，重锤增加的动能为J，减少的重力势能为J（结果均保留两位小数）．16．利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验．①除带夹子的重锤、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的一种器材是A．游标卡尺B．刻度尺C．天平（含砝码）D．弹簧秤②实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带．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h A、h B、h C．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，重物的重力势能减少量△E p=，动能增加量△E k=．③某同学想用图象来研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量各点到起始点0的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2﹣h图象，则下列说法正确的是A．可以利用公式v=gt计算重物在各点速度B．可以利用公式v=计算重物在各点的速度C．图象是一条直线就说明机械能一定守恒D．只有图象近似是一条过原点的直线且斜率接近2g才能说明机械能守恒．17．如图所示，滑块上的遮光条宽度为d，两光电门间的距离为L，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间分为△t1和△t2．（l）用上述装置测量滑块加速度a的表达式为（用已知量表示）；（2）还可以用上述装置来验证系统的机械能是否守恒，若在进行数据分析时发现系统增加动能总是大于钩码减少的重力势能，可能的原因是（写出一种原因即可）．18．用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器打点频率f=50 Hz．（1）实验中得到的一条纸带如图乙所示，第一个打点栎记为D，选择点迹清晰且便于测量的连续5个点，标为A、B、C、D、E，测出A、C、E到O点的距离分别为d1=9.51cm、d2=15.71cm、d3=23.47cm．重物质量为0.5 kg，当地重力加速度g=9.80 m/s2．现选取重物在OC段的运动进行数据处理，则OC段重力势能减少量为J，动能增加量为J（计算结果均保留两位有效数字）．（2）如果测得纸带上第一个和第二个打点间的距离大约是6mm，出现这种情况可能的原因是．A．重锤的质量过大B．电源电压偏大C．先释放纸带后接通打点计时器D．打点计时器没有竖直固定．19．如图甲所示，某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，悬线下吊着磁铁A，磁铁的磁性较强，A下端吸着一个小铁球C，磁铁长度和小球的大小不计，B 是固定挡板，测出静止时球离开地面的高度h1，悬点O到球的距离L，将球拉离竖直位置到某一位置，悬线拉直，用米尺测出这时球与尺的接触点离天花板的高度h2，释放小球，让小球与磁铁一起做圆周运动，到最低点时磁铁与挡板碰撞后小球由于惯性继续向前做平抛运动，测出小球做平抛运动的水平位移x，当地的重力加速度为g．（1）磁铁与挡板碰撞前的一瞬间速度的大小为．（2）要验证竖直圆周运动是否机械能守恒，只要验证等式成立即可．（3）若实验测得重力势能的减少量大于动能的增加量，导致误差的原因可能有（写出两个原因）、．（4）改变小球开始释放的高度，记录多组释放点距天花板的高度h2和小球做平抛运动水平位移x建立坐标系，在坐标纸上描点作图，图象如乙图所示，也可验证机械能守恒定律，则应做出的实验图象是（填选项前的符号）．A、x﹣h1图象B、x2﹣h2图象C、x﹣h2图象D、x2﹣（L﹣h2）图象．20．图1是验证机械能守恒定律的实验，小球由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定在O点，在最低点附近放置一组光电门，光电门与小球摆到最低点时的球心在同一高度．将轻绳拉至水平后由静止释放，测出小球通过光电门的挡光时间△t，再用10分度游标卡尺测出小球的直径d，如图2所示，重力加速度为g，则（1）小球的直径d=cm；（2）利用该装置验证机械能守恒定律，测定小球的质量（填“需要”或“不需要”）（3）测出悬线长度为l，若等式成立，则说明小球下摆过程机械能守恒（等式用题中各物理量字母表达）．21．某实验中学的物理兴趣实验小组利用如图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒定律．将一气垫导轨倾斜地固定在水平桌面上，导轨的倾角为θ，在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在靠近滑轮的B处固定一光电门，将质量为m 的小球通过一质量不计的细线与一带有遮光板的总质量为M的滑块相连接．现将带有遮光板的滑块由气垫导轨的A处由静止释放，通过计算机测出遮光板的挡光时间为t，用游标卡尺测出遮光板的宽度为b，用刻度尺测出A、B之间的距离为d．假设滑块在B处的瞬时速度等于挡光时间t内的平均速度．由以上的叙述回答下列问题：（1）若游标卡尺的读数如图乙所示，则遮光板的宽度为mm；（2）滑块到达光电门B处的瞬时速度v B为=；（用字母表示）（3）如果该小组的同学测得气垫导轨的倾角θ=30°，在滑块由A点运动到B点的过程中，系统动能增加量△E k为，系统重力势能减少量△E p为，若在误差允许的范围内△E k=△E p，则滑块与小球组成的系统机械能守恒．重力加速度用g表示．（以上结果均用字母表示）（4）在验证了机械能守恒定律后，该小组的同学多次改变A、B间的距离d，并作出了v2﹣d图象，如图丙所示，如果M=m，则g=m/s2．22．用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒，m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图2给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图2中未标出）．计数点的距离如图2所示，已知m1=50g、m2=150g，则（已知当地重力加速度g=9.8m/s2，结果保留两位有效数字）（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；（2）在打点0～5过程中系统动能的增量△E k=J，系统势能的减少量△Eφ= J．由此得出的结论是。
实验06 验证机械能守恒定律(解析版)
实验六 验证机械能守恒定律（解析版）1.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mv 2,看它们在实验误差允许12的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。
(2)计算点n 速度的方法:测出点n 与相邻前后点间的距离x n 和x n+1,如图所示,由公式v n =或v n =x n +x n +12T算出。
ℎn +1-ℎn -12T2.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)。
3.实验步骤 (1)安装置: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3~5次实验。
(3)选纸带:分两种情况说明①用m =mgh n 验证时,应选点迹清晰,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12v n 2距离大于2 mm,这是由先释放纸带,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。
②用m -m =mg Δh 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12v B 212v A 2打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了,只要后面的点迹清晰就可选用。
4.数据分析 方法一:利用起始点和第n 点计算。
代入gh n 和,如果在实验误差允许的情况下,gh n =,则验证了机械能守恒定律。
12v n 212v n 2方法二:任取两点计算。
(1)任取两点A 、B ,测出h AB ,算出gh AB ; (2)算出-的值;12v B 212v A 2(3)在实验误差允许的情况下,若gh AB =-,则验证了机械能守恒定律。
4验证机械能守恒定律(高考物理力学实验)含答案与解析
4验证机械能守恒定律（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g．实验操作如下：（1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v．（2）在实验中保持A，B质量不变，改变C的质量M，多次重复第（1）步．①该实验中，M和m大小关系必需满足M m（选填“小于”、“等于”或“大于”）．②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应（选填“相同”或“不同”）．③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出（选填“v2﹣M”、“v2﹣”或“v2﹣”）图线．④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为（用题给的已知量表示）．2．某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g．①在实验所需的物理量中，需要直接测量的是，通过计算得到的是．（填写代号）A．重锤的质量B．重锤下落的高度C．重锤底部距水平地面的高度D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度②在实验得到的纸带中，我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律．图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点，F点是第n个点．设相邻点间的时间间隔为T，下列表达式可以用在本实验中计算F点速度v F的是．A．v=g（nT ）B．v F=C．v F=D．v F=③若代入图乙中所测的数据，求得在差范围内等于（用已知量和图乙中测出的物理量表示），即可验证重锤下落过程中机械能守恒．即使在操作及测量无误的前提下，所求也一定会略（选填“大于”或“小于”）后者的计算值，这是实验存在系统误差的必然结果．④另一名同学利用图乙所示的纸带，分别测量出各点到起始点的距离h，并分别计算出各点的速度v，绘出v2﹣h图线，如图丙所示．从v2﹣h图线求得重锤下落的加速度g′=m/s2（保留3位有效数字）．则由上述方法可知，这名同学是通过观察v2﹣h图线是否过原点，以及判断与（用相关物理量的字母符号表示）在实验误差允许的范围内是否相等，来验证机械能是否守恒的．3．如图所示，是“验证机械能守恒定律”的实验装置图．实验中按实验图安装好实验器材，调整好仪器，接通打点计时器的电源，释放纸带，让重物自由下落，打点计时器就会在纸带上打出一系列的点，则：（1）为了完成本实验，除了图中所给出的器村外，还需要的器材有．A．天平（砝码）B．米尺C．直流电流D．弹簧秤（2）在该实验中，下列说法中正确的是．A．在安装打点计时器时，两个限位孔一定要在同一竖直线上B．在所选的纸带中．第1、2点间的距离接近2cmC．测出重物下落的高度h，利用mgh=mv2便可求出下落h时的瞬时速度D．只要数出第1个点到第n（n＞1）个点间的时间间隔，就可以用v=g（n﹣1）T求得打第n（n＞1）个点时的瞬时速度（3）在实验中产生系统误差的主要原因是由于存在（写出一种即可）．4．如图某位同学设计了一个验证机械能守恒的实验．所用器材有：质量m=0.2kg 的小球、压力传感器、半径为1.2m，内径稍大于小球直径的圆管．把圆管轨道ABC固定在竖直平面内，使小球从A点正上方某位置由静止下落，刚好能进入细圆管．实验时忽略空气阻力，g取9.8m/s2，实验结果保留三位有效数字．完成下列填空：（1）改变小球离A点的高度h，实验时发现当h1=1.5m时，小球从C点水平飞出后恰好能落到A点，用v C表示小球通过C点时的速度，则小球从A点到C点的过程中有mg（h1﹣R）mv C2（选填“大于”、“小于”、“等于”）；（2）再次改变小球离A点的高度h，实验发现当小球运动到C点时恰好静止，而小球通过最低点B时B点处的压力传感器的读数为9.8N，若用v B表示小球通过B点时的速度，则小球从B点到C点的过程中有2mgR mv B2．（3）通过（1）、（2）的实验数据，可以得出的结论是：小球与地球组成的系统机械能（选填“守恒”、“不守恒”、“无法判断”），实验（2）中小球离A 点的距离h（选填“大于”、“小于”、“等于”）h1．5．为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用DIS设计了一个实验，装置如图甲所示，图中A为电磁铁，B为光电门．有一直径为d、质量为m的金属小球通过电磁铁从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t（单位ms），当地的重力加速度为g=9.8m/s2，且小球直径d远小于A、B间的距离H．（1）用螺旋测微器测得小球的直径如图乙所示，则d=m（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出﹣H的变化图象如图丙所示，该图线斜率的理论值k=ms﹣2•m﹣1．（保留2位有效数字）（3）实验中发现动能增加量△E k总是稍小于重力势能减少量△E P，可能的原因是（任意答出一条原因即可）．6．某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，气垫导轨与水平桌面的夹角为θ，导轨底端P点有一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与沙桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连，导轨上Q点固定一个光电门，挡光片到光电门的距离为d．（1）实验时，该同学进行了如下操作：①开启气泵，调节细沙的质量，使滑块处于静止状态，则沙桶和细沙的总质量为；②在沙桶中再加入质量为m的细沙，让滑块从P点由静止开始运动，已知光电门记录挡光片挡光的时间为△t，则滑块通过Q点的瞬时速度为；（2）在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的机械能增加量△E1=，沙桶和细沙的机械能减少量△E2=，在误差允许的范围内，如果△E1=△E2，则滑块、沙桶和细沙组成的系统机械能守恒．7．如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验简图，地面以下为较松软的泥土．实验时把一质量为m的铁块举到离地面高为H的地方，让其自由下落，落入泥土中．铁块下面贴有力传感器（质量忽略不计），可测得泥土中任意深度h处铁块受到的阻力f，图乙为计算机根据所测数据绘制的拟合图象（横轴表示深度h，单位cm，纵轴表示阻力f，单位N）．分析图象数据，可得出铁块受到的阻力f与深度h的关系为（选填“f=kh2”、“f=kh3”或“f=kh4n）．某次实验中，铁块下落深度为h1时停止运动，尝试写出铁块从下落到落地前验证其机械能守恒定律的方程（比例系数k为已知）8．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H＞＞d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：（1）如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得小球的直径d=mm．（2）小球经过光电门B时的速度表达式为v=．（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：时，可判断小球下落过程中机械能守恒．（4）实验中发现动能增加量△E K总是稍（选填“大于”或“小于”）重力势能减少量△E P，增加下落高度后，则△E p﹣△E k将（选填“增加”、“减小”或“不变”）．9．（1）如图1所示，螺旋测微器的读数为cm．（2）某实验小组用如图2所示的装置验证机械能守恒定律．①实验中得到的一条纸带如图3所示，第一个打点标记为O，选择点迹清晰且便于测量的连续6个点，标为1、2…6，测出各点到O点的距离分别为d1、d2…d6．已知打点频率为f，则打点2时小车的速度为；若钩码质量为m，已知当地重力加速度为g，则验证点2与点5间重锤的机械能守恒的关系式可表示为．②已知打点频率f=50Hz，如果发现纸带上第一个和第二个打点间的距离大约是5mm，出现这种情况可能的原因是．A．重锤的质量过大B．电源电压偏大C．打点计时器没有竖直固定D．先释放纸带后接通打点计时器10．如图甲所示，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，利用此装置可验证重物的机械能守恒．（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必须选用的器材是（填字母代号）．A．直流电源、天平及砝码B．直流电源、毫米刻度尺C．交流电源、天平及砝码D．交流电源、毫米刻度尺（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示．图中O点为打点起始点，选取纸带上打出的连续点A、B、C…作为计数点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3．为了验证此实验过程中重物的机械能是否守恒，计算出从O点到F点的过程中，重锤重力势能的减少量△E p=，动能的增加量△E k=（用题中所给字母表示）．（3）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，该误差是否能通过多次测量取平均值的方法来减少（填“是”或“否”）．11．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．如图乙所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．某实验小组利用如图乙所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．实验前要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t（1）某同学用游标卡尺测得遮光条（图丙）的宽度d=cm（2）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门所花时间为△t=1.2×10﹣2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为（用游标卡尺的测量结果计算）m/s．（3）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、和（用文字说明并用相应的字母表示）．（4）本实验，通过比较和在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．12．在进行“验证机械能守恒定律”实验时，（1）某同学进行了如下操作：a．用天平测出重锤的质量，按照图1所示装置安装好器材；b．将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让重物靠近打点计时器；c．求出C点的瞬时速度；d．在纸带上选取起始点O和相隔较远的点C作为验证的两个状态，测量这两个点间的距离，这就是这两个状态之间重物下落的高度；e．接通电源开关然后释放纸带，打出一条纸带；断开电源，从重物上取下纸带；f．计算上述重物重力势能的减少量、两个状态之间重物动能的增加量，比较它们的大小是否相等．以上操作的合理顺序是．（填步骤前序号）（2）实验中，已知所用电源的频率是50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图2所示，该同学每两个点取一个计数点，用测得各计数点与O点之间的距离标在了图中（其中O点是纸带运动的起始点位置）．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为J，动能的增加量等于J（取三位有效数字）．某同学由以上数据认为重物下落过程中机械能守恒，你认为他的观点正确吗？，你判断的依据是．13．如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带夹子的重锤、天平．回答下列问题：（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有．（填入正确选项前的字母）A．毫米刻度尺B．秒表C.0～12V的可调节直流电源D.0～220V的可调节交流电源（2）用打点计时器打出一条纸带，前后要连续进行一系列的操作，你认为需要并合理的步骤是．（选出下列几点中需要的字母后按合理顺序排列）A．释放纸带B．接通电源C．取下纸带D．切断电源（3）释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是．（填“甲”、“乙”或“丙”）（4）下列所说的实验中涉及的处理方法或实验结果，其中正确的是．A．该实验中即使不用天平测重锤的质量，同样也可以验证机械能守恒定律B．该实验选取的纸带，测量发现所打的第一和第二点间的距离约1.7mm，表明打点计时器打第一点时重锤的速度不为零C．本实验中需要直接测量得到的物理量是重锤下落的高度，通过计算得到的是当地的重力加速度值和速度值D．为了计算方便，本实验中先选一条打点计时器打第一点时重锤的速度为零的清晰纸带，然后通过对纸带的测量、分析，求出当地的重力加速度的值，再代入表达式：mgh=mv2进行验证E．本实验中，实验操作非常规范，数据处理足够精确，实验结果一定是mgh略大于mv2，不可能出现mv2略大于mgh．14．在采用重锤自由下落验证“机械能守恒定律”的实验中：已知所用重物的质量为2kg；某同学打出一条纸带如图所示，图中O是打出的第一个点，A、B、C是相邻的三个计数点，已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.80m/s2．根据图中数据（单位是cm）可知，OB段重力势能的减少量为△E P=J；打B点时重物的瞬时速度为v B=m/s；从O 到B过程中重物增加的动能为△E k=J；（所有结果保留两位小数），△E P △E k（填大于、等于、小于）理由是：15．现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t．用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为，动能的增加量可表示为．若在运动过程中机械能守恒，与s 的关系式为=．（2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值．如果如下表所示：以s 为横坐标，为纵坐标，在答题卡对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k=×104 m﹣1•s﹣2（保留3位有效数字）．16．在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m 、直径为d 的金属小球在一定高度h 由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t ，改变小球下落高度h ，进行多次重复实验．此方案验证机械能守恒定律方便快捷．（1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d= ；（2）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象A ．h ﹣t 图象B ．h ﹣图象 C ．h ﹣t 2图象 D ．h ﹣图象（3）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，你认为增加释放高度h 后，两者的差值会 （填“增大”、“缩小”或“不变”）．17．用如图甲所示的装置可验证机械能守恒定律．装置的主体是一个有刻度尺的立柱，其上装有可移动的铁夹A 和光电门B ．主要实验步骤如下：①用游标卡尺测量小球的直径d ，如图乙所示；②用细线将小球悬挂于铁架台上，小球处于静止状态；③移动光电门B 使之正对小球，固定光电门；④在铁夹A 上固定一指针（可记录小球释放点的位置）；⑤把小球拉到偏离竖直方向一定的角度后由静止释放，读出小球释放点到最低点的高度差h和小球通过光电门的时间t；⑥改变小球释放点的位置，重复步骤④⑤．回答下列问题：（1）由图乙可知，小球的直径d=mm；（2）测得小球摆动过程中的最大速度为（用所测物理量的字母表示）；（3）以h为纵轴，以为横轴，若得到一条过原点的直线，即可验证小球在摆动过程中机械能守恒．（4）小球从释放点运动到最低点的过程中，不考虑细线形变的影响，小球减小的重力势能大于增加的动能的原因是．18．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变化的图象．（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，说明气垫导轨已经水平．（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm．（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，测出△t1、△t2、d、滑块质量M和两光电门间距离L，即可验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒．（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．19．用如图1所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒．图2给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两个计数点点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示．已知两个物体m1=100g、m2=300g，则（g=9.8m/s2）（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；（2）在打点0﹣5过程中系统动能的增加量△E k=J，系统重力势能的减少量△E p=J，由此得出的结论是；（结果保留三位有效数字）（3）若某同学作出﹣h图象如图3所示，则根据图象求得的重力加速度g= m/s2．20．用如图1所示装置验证机械能守恒定律时，（1）该实验中必需使用到的仪器是A．天平B．秒表C．毫米刻度尺D．弹簧测力计（2）下列做法正确的有A．图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B．实验前，应用夹子夹住纸带上端，使纸带保持竖直C．实验时，先放手松开纸带再接通打点计时器电源D．实验所用的电火花打点计时器应接到220直流电源上E．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置（3）实验中，要从打出来的几条纸带中选择第1、2个点的间距接近2mm、并且点迹清晰的纸带来进行测量和数据处理．几个同学在利用毫米刻度尺测量第1、2个点的间距时，测量结果分别记录如下，你认为哪一个符合测量读数的规则？A．1.900mm B．1.90mm C．1.9mm D．2mm （4）实验中得到一条符合要求的点迹清晰的纸带，如图2所示．把第一个点记作O，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E．经测量得：=19.00cm，=8.36cm，=9.98cm．当地重力加速度g=9.8m/s2，实验所用电源的频率为50Hz，若重物的质量为100g．根据以上数据，可得重物由O点运动到C点的过程中，重力势能的减少量为J，动能的增加量为J．（结果均保留两位有效数字）21．利用甲图实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题．（1）图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点．分别测出若干连续点M、N、P…与O点之间的距离h n﹣1、h n、h n+1…．已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到N点时的速度大小为．（2）取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E k和重力势能E p建立坐标系．横轴表示h，纵轴表示E k和E p，根据以上数据在图丙中绘出重力势能E p随高度h变化的图线Ⅰ和动能E k随高度h变化的图线Ⅱ．已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1和图线Ⅱ的斜率k2，k1表示，物块下落过程中所受阻力为（用k1和k2表示）．22．某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．（1）某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为cm．图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55ms、5.15ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为v A、v B，其中v A=m/s．（2）用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较是否相等，就可以验证机械能是否守恒（用题目中涉及的物理量符号表示）．（3）通过多次的实验发现，小球通过光电门A的时间越短，（2）中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是．23．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1所示．向左推小球，使弹黄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．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E p与小球抛出时的动能E k相等．已知重力加速度大小为g．为求得E k，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m B．小球抛出点到落地点的水平距离s C．桌面到地面的高度h D．弹簧的压缩量△xE．弹簧原长l0（2）用所选取的测量量和已知量表示E k，得E k=．（3）图2中的直线是实验测量得到的s﹣△x图线．从理论上可推出，如果h不变．m增加，s﹣△x图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）：如果m不变，h增加，s﹣△x图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）．由图2中给出的直线关系和E k的表达式可知，E p与△x的次方成正比．24．（1）在利用打点计时器和重锤做“验证机械能守恒定律”得实验时，以下说法正确得是A．应选用质量较大得重锤，使重锤和纸带所受得重力远大于它们所受得阻力B．重锤得质量必须测出才能完成验证实验C．处理数据时必须挑选第一、二两点间距离接近2mm得纸带才能完成实验D．处理数据时可以避开纸带上初始得密集的几点，选择后面合适的两点进行测算与验证（2）在验证机械能守恒定律的实验中若重物质量为0.50kg，选择好的纸带如图，已知相邻两点时间间隔为0.02s（OA之间还有一些点未画出），长度单位是cm，g取9.8m/s2．则打点计时器打下点B时，重物的速度v B=m/s；从起点O 到打下点B的过程中，重物重力势能的减小量△E P=J，动能的增加量△E K=J．（结果保留三位有效数字）。
验证机械能守恒定律例题
验证机械能守恒定律例题一、在验证机械能守恒定律的实验中，使重物带动纸带下落，通过打点计时器记录运动情况。
关于该实验，以下说法正确的是：A. 实验时，应先释放重物，再接通电源B. 选用重物时，应选用质量较小且体积较大的物体C. 纸带上第一个点迹到起始点的距离，等于重物下落的高度D. 若纸带上某两点间的距离逐渐变小，则重物在该段运动过程中速度逐渐减小（答案：D）二、在验证机械能守恒定律的实验中，下列说法正确的是：A. 必须用天平称出重物的质量B. 选用重物时，应选用密度较大的物体C. 实验时，应先接通电源，再释放重物D. 实验时，应尽量减小重物下落的高度，以减小实验误差（答案：C）三、在验证机械能守恒定律的实验中，通过打点计时器记录的运动情况来分析。
关于该实验，以下说法错误的是：A. 实验时，应先接通电源，使打点计时器稳定工作后，再释放重物B. 选用重物时，应选用质量较大且体积较小的物体，以减小空气阻力的影响C. 实验时，应尽量增大重物下落的高度，以提高实验的准确性D. 实验中，可以通过测量重物下落的时间和距离，直接验证机械能是否守恒（答案：D）四、在验证机械能守恒定律的实验中，关于误差的分析，以下说法正确的是：A. 重物质量的测量误差，对实验结果的准确性没有影响B. 实验时，应先释放重物，再接通电源，这样也可以得到准确的实验结果C. 纸带上起始点迹模糊，可以通过选取清晰的点迹作为起始点，来减小实验误差D. 重物下落过程中受到空气阻力的影响，是实验误差的主要来源之一（答案：D）五、在验证机械能守恒定律的实验中，通过打点计时器和纸带记录运动情况。
关于该实验，以下说法正确的是：A. 实验时，纸带上的点迹越密集，说明重物下落的速度越大B. 选用重物时，应选用密度较小且体积较大的物体C. 实验时，应先接通电源，使打点计时器开始工作，再释放重物D. 若纸带上某两点间的距离相等，则重物在该段运动过程中速度保持不变（答案：C）六、在验证机械能守恒定律的实验中，关于实验原理和方法，以下说法正确的是：A. 实验原理是验证重物下落过程中，重力势能的减少量是否等于动能的增加量B. 选用重物时，应选用质量较小且体积也较小的物体C. 实验时，应先释放重物，使重物带动纸带下落，再接通电源D. 实验中，可以通过测量重物下落的高度和速度，直接计算出重力势能和动能的数值（答案：A）七、在验证机械能守恒定律的实验中，通过打点计时器和纸带记录的运动情况来分析。
8.5 实验 验证机械能守恒定律【高一下册物理必修二】(解析版)
8.5实验验证机械能守恒定律一、实验题1．（2023春·江苏苏州·高一南京航空航天大学苏州附属中学校考阶段练习）利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）实验中除带夹子的重物、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，还必须使用的器材是___________。
A．直流电源B．刻度尺C．天平（含砝码）D．秒表（2）实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。
O 为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C ，测得它们到起始点O 的距离如图。
已知重物质量 1.00kg m =，重力加速度29.80m/s g =，打点计时器打点的周期为0.02s =T ，那么打点计时器打下计数点B 时，重物的速度B v =___________m/s ；O 点到B点过程中重物的重力势能减少量为___________J。
（结果均保留三位有效数字）（3）上述实验数据显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，分析产生误差的原因___________________（写一条即可）。
（4）该同学根据纸带算出了其他各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度h ，以h 为纵坐标，以2v 为横坐标，建立坐标系，作出2h v -图像，从而验证机械能守恒定律。
若所有操作均正确，得到的2h v -图像的斜率为k ，可求得当地的重力加速度g =___________。
【答案】B 1.170.690空气阻力与摩擦阻力的影响12k【详解】（1）[1]电磁打点计时器需要连接交流电源；验证机械能守恒表达式中重物的质量可以约掉，故不需要天平测质量；通过打点计时器可以确定计数点间的时间间隔，故不需要秒表测时间；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离。
故选B。
（2）[2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点计时器打下计数点B 时，重物的速度为2(9.57 4.89)10m /s=1.17m /s 220.02AC B x v T --⨯==⨯[3]O 点到B 点过程中重物的重力势能减少量为2p 19.87.0410J 0.690JOB E mgh -∆==⨯⨯⨯≈（3）[4]由于空气阻力与摩擦阻力的影响，重物下落过程中，重力势能的减少量有一部分转化为内能，则重力势能的减少量略大于动能的增加量。
高考物理《实验：验证机械能守恒定律》真题练习含答案
高考物理《实验：验证机械能守恒定律》真题练习含答案1.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验．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动能变化量与势能变化量．(1)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带．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h A 、h B 、h C .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ΔE p ＝________，动能变化量ΔE k ＝________．(2)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v ＝gt 计算重物速度B ．利用公式v ＝2gh 计算重物速度C ．空气阻力和摩擦力的影响D ．没有采用多次实验取平均值的方法(3)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，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v 2h 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，图像斜率满足k ＝________，则重物下落过程中机械能守恒．答案：(1)mgh B m （h C －h A ）28T 2(2)C (3)2g 解析：(1)从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能减少量ΔE p ＝mgh B .B 点的速度v B ＝hC －h A 2T ，则动能的增加量为ΔE k ＝12 m v 2B ＝m （h C －h A ）28T 2. (2)验证性实验中若重物的速度采用选项A 、B 的方法计算得出，则会出现重力势能的减少量等于动能的增加量，A 、B 错误；由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能会大于动能的增加量，C 正确；多次实验取平均值的方法可以减小偶然误差，对系统误差没有效果，D 错误．(3)若机械能守恒，则有mgh ＝12m v 2，可得v 2＝2gh ，则此时v 2 h 图像是过原点的一条直线，图像的斜率为2g .2．[2024·海南省天一大联考]某同学利用频闪照相机和气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图1所示．实验的主要步骤如下：A.用天平测出滑块的质量m ＝0.2 kg ；B ．将安装有刻度尺的气垫导轨调整到倾角θ＝24°的倾斜状态(sin 24°＝0.4)；C ．将滑块从导轨的顶端由静止释放，使用频闪照相机对滑块进行拍摄，频闪照相机每隔T ＝0.05 s 拍摄一次．某次拍摄后得到的照片如图2所示，该同学在实验中测得影像间对应的实际距离分别为s 1＝2.42 cm ，s 2＝3.41 cm ，s 3＝4.37 cm ，s 4＝5.34 cm.已知当地的重力加速度g ＝9.8 m/s 2.结合以上实验数据，完成下列填空：(计算结果均保留三位有效数字)(1)滑块在位置B 时的速度大小为________ m/s.(2)滑块由B 运动至D ，重力势能的减小量为________ J ，动能的增加量为________ J ，在误差允许的范围内，认为滑块下滑过程机械能守恒．(3)写出两条产生误差的可能原因：①____________________；②____________________．答案：(1)0.583 (2)6.10×10－2 6.03×10－2 (3)空气阻力的作用 读取数据时产生读数误差解析：(1)滑块做匀变速运动，在位置B 时有v B ＝（s 1＋s 2）2T，代入数据得v B ＝0.583 m/s. (2)滑块由B 运动至D ，重力势能的减少量ΔE p ＝mg (s 3＋s 2)·sin 24°＝6.10×10－2 J ，滑块在D 点的速度大小v D ＝（s 3＋s 4）2T ，解得v D ＝0.971 m/s ，动能的增加量ΔE k ＝12m (v 2D －v 2B )，解得ΔE k ＝6.03×10－2 J.(3)滑块在下滑过程中受空气阻力作用，产生误差或读取刻度尺上滑块对应位置距离时产生读数误差．3．[2024·江西省南昌市期中考试]用如图甲所示的实验装置验证质量分别为m 1、m 2的物体A 、B 组成的系统机械能守恒．物体B 从高处由静止开始下落，物体A 上拖着的纸带打出一系列的点，如图乙所示是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示．已知m 1＝50 g ，m 2＝150 g ．(打点计时器打点周期为0.02 s ，g 取9.8 m/s 2)(1)在打0～5点的过程中系统动能的增加量ΔE k ＝________ J(保留三位有效数字)，系统重力势能的减少量ΔE p ＝________ J ，(保留三位有效数字)由此得出的结论是在误差允许范围内，A 、B 组成的系统机械能守恒．(2)若某同学作出12v 2h 图像如图丙所示，则实验测出当地的重力加速度g ＝________ m/s 2.(保留三位有效数字)答案：(1)0.576 0.600 (2)9.70解析：(1)打点计时器打点周期为0.02 s ，每相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为T ＝5×0.02 s ＝0.1 s ，由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打下点5时，速度大小为v 5＝x 462T ＝（21.60＋26.40）×10－22×0.1 m/s ＝2.40 m/s ，系统动能的增加量ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 25 ＝0.576 J ，系统重力势能的减少量ΔE p ＝(m 2－m 1)gh 5＝0.600 J.(2)系统机械能守恒，由机械能守恒定律得(m 2－m 1)gh ＝12 (m 1＋m 2)v 2，解得12v 2＝（m 2－m 1）g （m 1＋m 2） h ，结合12 v 2h 图像有（m 2－m 1）g （m 1＋m 2）＝5.821.20 ，解得g ＝9.70 m/s 2.。
高中物理必修二79实验：验证机械能守恒定律(解析版)
7.9实验：验证机械能守恒定律一夯实基础1．在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是()【答案】D【解析】A、B纸带弯折会产生很大的摩擦阻力，B、C重锤起始位置离打点计时器太远，D中操作最合适，选D。
2．用图所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是()A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量C．重力势能的减少量等于动能的增加量D．以上几种情况都有可能【答案】A【解析】由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减少量大于动能的增加量，A正确。
3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要直接测量的是( )A ．重物的质量B ．重力加速度C ．重物下落的高度D ．重物下落某一高度所对应的瞬时速度 【答案】 C【解析】 重物的质量不需要测量；重力加速度是已知的；重物下落的高度需要测量；瞬时速度是根据纸带上的数据计算得出的。
故应选C 。
4．(多选)如图所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，有关尺寸在图中已注明。
我们选中n 点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算n 点速度的方法，其中正确的是( )A ．v n ＝gnTB ．v n ＝g (n －1)TC ．v n ＝s n ＋s n ＋12TD ．v n ＝h n ＋1－h n －12T【答案】 CD【解析】 直接利用重力加速度g 来计算n 点速度，相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，A 、B 均错误；n 点的速度等于n －1到n ＋1两点间的平均速度，故C 、D 正确。
5．在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是最后面的一些点。
算出打下B 、C 两点时重物的速度分别是v B 、v C ，测得B 、C 两点间的距离为h ，那么验证机械能守恒的表达式可写为( )A ．gh ＝v 2C －v 2B B ．gh ＝12v 2C －12v 2B C ．v C ＝v B ＋gT D ．v 2B ＋v 2C ＝2gh【答案】 B【解析】 从B 运动到C 的过程中，重力势能的减少量为ΔE p ＝mgh ，动能的增加量为ΔE k ＝12mv 2C －12mv 2B ，所以验证机械能守恒的表达式为mgh ＝12mv 2C －12mv 2B ，即gh ＝12v 2C －12v 2B ，B 正确。
实验 验证机械能守恒定律
实验 验证机械能守恒定律【例1】关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：A ．用天平称出重物和夹子的质量B ．将重物系在夹子上C ．将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处D ．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6 V(电源暂不接通)E ．把打点计时器用铁夹固定在放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F ．在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据G ．用秒表测出重物下落时间H ．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带I ．切断电源J ．更换纸带，重新进行两次实验K ．在三条纸带中，选出较好的一条L ．进行计算，得出结论，完成实验报告M ．拆下导线，整理器材对于本实验以上步骤中，不必要的有________；正确步骤的合理顺序是 ________(填写代表字母)．【例2】 (2010·如皋统考)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图5－5－3所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O 为第一个点(速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A 、B 、C 作为测量的点，如图所示，经测量知道A 、B 、C 各点到O 点的距离分别为50.50 cm 、86.00 cm 、130.50 cm.已知打点计时器每隔0.02 s 打一次点，当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2.根据以上数据，可计算出打B 点时的速度v B ＝________ m/s ；重物由O 点运动到B 点，重力势能减少了________ J ，动能增加了________ J ．根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为________ m/s 2，物体在从A 到B 下落的过程中所受到的平均阻力为________ N(计算结果都要保留3位有效数字)，该阻力的来源主要有：(1)___________________________________________________________；(2)___________________________________________________________．【例3】某实验小组利用如图5－5－4所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？__________________________________________________.(2)如图5－5－5所示(经放大后的)，游标卡尺测得遮光条的宽度d ＝_____ cm ；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt ＝1.2×10－2 s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________ m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m 、________和________(文字说明并用相应的字母表示)．(3)本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内是否相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证系统的机械能守恒．图5－5－3【巩固提高】1．利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是( )A ．应该用天平称出物体的质量B ．应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带C ．操作时应在接通电源的同时放开纸带D ．打点计时器应接在电压为4～6 V 的直流电源上2．某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是( )A ．把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B ．将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C ．先释放纸带，再接通电源D ．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据3.如图5－5－6所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置。
验证机械能守恒定律实验(吐血整理经典题)
实验：验证机械能守恒定律1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是() A．重物质量的称量不准会造成较大误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差D．纸带下落和打点不同步不会影响实验2.用如图所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是()A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量C．重力势能的减少量等于动能的增加量D．以上几种情况都有可能3．有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。
为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3。
请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2) ()A．61.0 mm65.8 mm70.7 mmB．41.2 mm45.1 mm53. 0mmC．49.6 mm53.5 mm57.3 mmD．60.5 mm61.0 mm60.6 mm4．如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸在图中已注明．我们选中n点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是( )A．n点是第n个点，则v n＝gnTB．n点是第n个点，则v n＝g(n－1)TC．v n＝sn＋s n＋12TD．v n＝hn＋1－h n－12T5．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80 m/s2。
测得所用重物的质量为1.00 kg。
(1)下面叙述中正确的是________。
A．应该用天平称出重物的质量B．可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带来处理数据C．操作时应先松开纸带再通电D．打点计时器应接在电压为4～6 V的交流电源上(2)实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18 cm、0.19 cm、0.25 cm，则可肯定________同学在操作上有错误，错误是________。
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实验：验证机械能守恒定律1 •下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是(A •重物质量的称量不准会造成较大误差 B. 重物质量选用得大些，有利于减小误差 C •重物质量选用得较小些，有利于减小误差 D •纸带下落和打点不同步不会影响实验 2•用如图所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是 ()A •重力势能的减少量明显大于动能的增加量 B. 重力势能的减少量明显小于动能的增加量 C •重力势能的减少量等于动能的增加量 D •以上几种情况都有可能3•有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A 、B 、C 、D ，其中一条是做“验证机 械能守恒定律”实验时打出的。
为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点, 用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为 S 1、S 2、S 3。
请你根据下列S 1、S 2、S 3的测量结果确定该纸带为 (已知当地的重力加速度为 9.791 m/S 2)( )A . 61.0 mm 65.8 mm 70.7 mmB . 41.2 mm 45.1 mm 53. 0mmC . 49.6 mm 53.5 mm 57.3 mmD . 60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm4. 如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带•有关尺寸在图中已注明•我们选中5.某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz ，查得当地的重力加速度g = 9.80 m/S 2。
测得所用重物的质量为1.00 kg 。
(1) 下面叙述中正确的是 ________ 。
A .应该用天平称出重物的质量 B.可选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近 2mm 的纸带来处理数据n 点来验证机械能守恒定律•下面举一些计算 A. n 点是第n 个点，则V n = gnT B. n 点是第n 个点，则V n = g(n — 1)T n 点速度的方法，其中正确的是( )C. V n = S n + S n + 1 2T D ・ V n = h n + 1 — h n — 1 2TC. 操作时应先松开纸带再通电D. 打点计时器应接在电压为4〜6 V的交流电源上(2) 实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带，量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18 cm0.19 cm0.25 cm,则可肯定__________ 同学在操作上有错误，错误是_________ _________________________________________________________若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点0间的距离分别为15.55 cm、19.20 cm和23.23 cm。
贝U当打点计时器打点B时重物的瞬时速度v =_______ m/s；重物由O到B过程中，重力势能减少了________ J,动能增加了_________ J保留3位有效数字）,6•在“验证机械能守恒定律”的实验中，图（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C••…G H、I，对BH段进行研究.（乙），读出A、C两点间距为cm B点对应的速度V B = _______ m/s（保留三位有效数字）.1⑶若H点对应的速度为V H，重物下落的高度为h BH，当地重力加速度为g，为完成实验，要比较2v B与________ 的大小（用字母表示）.7.利用图装置做“验证机械能守恒定律”的实验.（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有_ .（选填器材前的字母）A. 大小合适的铁质重锤B. 体积较大的木质重锤C. 刻度尺D. 游标卡尺E. 秒表⑵图是实验中得到的一条纸带.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h A、h B、h C.~ jl 3 R■ i i1 * »». a w «J重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T.从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量| △= ________ 动能的增加量△ &= ____________ .（3）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是 ________ .A.释放重锤前，使纸带保持竖直B•做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤C. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v二：2gh计算，其中g应取当地的重力加速度D. 用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度⑷某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h,并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2- h图象去研究机械能是否守恒.若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小（1）已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为■——J审停p rn^| rr 11 p 11 r(111 ' I 'I] 1' I T J-■ ■ i(mr jiTTijuiT pn T(■ r1 n r~|r~i ■ FTTI |TTI I |-I 1 3 4 f< 7 R----------- 也保持不变，从理论上分析，合理的V2—h图象是下列图中的_________ .8•为了验证机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：A. 小车B. 钩码C. 一端带滑轮的木板D. 细线E. 电火花计时器F. 纸带G. 毫米刻度尺H. 低压交流电源I . 220 V的交流电源(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是____________ (填写器材序号)，还应补充的器材是 ________ .⑵实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0〜6)，测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d i、d2、d a> d4、d s、d e，打点周期为T.则打点2时小车的速度V2= ________________ ;若测得小车质量为M钩码质量为m打点1和点5时小车的速度分别用V i、V5表示，已知重力加速度•为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_________ .2 2V v(3)在实验数据处理时，如果以2为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出2 —d图象，其图线的斜率离以及下落的高度，所以选项 e 是必须的；而秒表不需要，只要查相邻点的间隔即可得时间间隔，因为打点计时器每隔0.02秒打一个点，所以 E 错误；有刻度尺测量点间距，而不需要游标卡尺，选项 D 错.（2） O 点到B 点下落的高度为h B ,所以减少的重力势能为 mgh ,增加的动能要计算 B 点的瞬时速度，B 为AC 的中间时刻即等于 AC 的平均2 h e — h A 1 2 m h e — h A速度，所以V B = -^,增加的动能 △ E<= 2m\i = 肝—.（3）为保证只有重力做功，释放前纸带竖直可减少纸 带与打点计时器限位孔之间的摩擦，选项A 对；实验过程先接通电源，待打点稳定后再释放重锤，选项B 对；速度的计算必须从纸带数据来求，而不能根据自由落体运动求速度，如果按照自由落体运动的速度来求解则减少的重力 势能一定等于增加的动能，验证就没有意义了，选项 C 错；计算减少的重力势能 mgh-定要按照当地的重力加速度、，，一1 2V 1 2f来计算，选项D 对.（4）若有恒定的阻力存在， 则根据动能定理可得（mg-f ）h =;mv ,即匚=2 g —二，所以图象斜率2 h m 为定值，而且过原点，对照选项A 对.d 3 — d 1 cL 1 2 2mg & （1）H 天平（2）—2^ 或 4T mgd 5— d 1） = 2（叶 m （V 5— V 1） ⑶ 忒解析（1）电火花计时器使用的是 220 V 交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质 d 3— d 1 d 4量M （2）打点2时的速度等于1〜3或0〜4间的平均速度，即V 2=—亍或4T ；根据机械能守恒，整个系统减小的1重力势能等于整个系统增加的动能，即mgd 5— d" = 2（阿m •（v 2— V 2）2所以V 2 — d 图象的斜率表示的物理量的表达式为1.B2.A3.C4.CD5.丙，0.25; 1.92m/s , 1.88, 1.846. (1)0.02 s(2)5.401.35(3) ^VH - gh BH解析（1）打点计时器电源频率为一S AC50 Hz ,则每隔 0.02 s 打一点.(2) S AC = (5.90 — 0.50)cm = 5.40 cm, V B =亓=5.40 X 10 -2 2X 0.02 ' 2 21 2 1 2 V B V Hm/s = 1.35 m/s.(3) 由动能定理有 mgh H = ^m\H — ^m\B ，得 —=空—gh BH . m h e — h A 27. (1)AC(2) mgh ——异—— (3)ABD (4)A解析（1）验证机械能守恒定律实验， 需要尽量减小阻力，以使得减少的重力势能接近增加的动能， 所以选择铁质重锤而不是木质重锤，这样可以尽量减少阻力影响，即选项A 对，B 错；在计算速度时需要刻度尺测量点迹之间的距1 2；(3)根据 mgd= -( M+ n)iv 得:_^g d M+ n?，mg M+ m。