实验6　验证机械能守恒定律-2023年高考物理实验复习（解析版）

备战2023年高考物理实验专题突破

实验06验证机械能守恒定律

MxJ思维突破

实魄原理①自由落体验守恒，阻力减小机械能

重力势能减少量

实验目的

物体在下落过程，克服

验证机械能守恒定律,只有重力做功的物体AEp=TTigA

摩擦阻力以及空气阻力

系统内势能和动能可以相互转化,但总的机动能增加量

做功

械能保持不变ɪ212

-

∆^ιt=2mι¼--/we

实验器材

若在误差允许范围内

铁架台（带铁夹）、打点计时器、重物、纸带、AgAEk

相对误差:Ir<5%

交流电源、毫米刻度尺ΔEp=ΔEk,

则机械能守恒定律成立

实验步骤②器材固定竖直向，先开电源物后放

①一按图示，将打点计时器竖直地固定在

ΔEp=ΔEk

铁架台上,并接好电压合适的交流电源

打点

计时器纸带质量m可约去,

Q）一将纸带一端固定在重物上,另一端穿过计卬劭=T-R末

故不需要测量

时器限位孔,竖直地提起纸带使重物静止

竖直

停靠在打点计时器附近

算速度

计算公式”.=鼠螳1

年一先接通电源，后松开纸带，让重物自由下交流电源靠近阶姝2一5k2

落,关闭电源或山=舞、3条

测高度

质量、密度大!∙

更换纸带,重复几次,得到3~5条打好点

注意：速度不能用υ=gt.υ=V2gh计算，因为只

的纸带

要认为加速度为g,机械能自然守恒,这相当于

Gl拆去实验装置,整理好实验器材用机械能守恒定律验证机械能守恒定律

③开头两点两毫米,从头验证式容易--------数据处理④不管开头看清晰,任取两点就可以

冒基本突破

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

拄丕变J若物体某时刻瞬时速度为V,下落高度为人则其重力势能的减少量为加gA,动能

的增加量为当"v2,看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒

2

定律。

(2)速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度V,=V2，。

计算打第〃个点瞬时速度的方法是：测出第〃个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距

离为和X,+∣,由公式以=吐处1或T算出,如图所示。

2.实验步骤

(1)仪器安装

将检查、调整好的打点计时器按如图所示装置竖直固定在铁架台上，接好电路。

打点计时器

•纸带

接能手央干

，•重物

(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如果根据，jv2="zg∕?验证时，应选点迹清晰，打点成一条直线，且1、2两点间距离小于

或接近2mm的纸带。若1、2两点间的距离大于2mm,这是由于先释放纸带，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如果根据，《μ一:〃向=Wg△〃验证时，由于重物重力势能的变化是绝对的，处理纸带上的

数据时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2mm就

无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用。

3.数据处理

(1)求瞬时速度

由公式%=>+1—可以计算出重物下落加、、自…的高度时对应的瞬时速度VI、V2、V3...

2T

(2)验证守恒

方法一：利用起始点和第〃点计算。将实验数据代入g儿和;需，如果在实验误差允许的范

围内，ghn=^,则验证了机械能守恒定律。

方法二：任取两点/、8测出自私算出g〃”和5病)的值，如果在实验误差允许的范围

内，gAjβ=p⅛-ɪv^,则验证了机械能守恒定律。

方法三：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/7

,并计算各点速度的平方v2,然后以Iv2为纵轴，以。为横轴，根据实验数据绘出§2/图

22

线。若在误差允许的范围内图线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。

4.误差分析

(1)系统误差

本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故

重物动能的增加量AEk稍小于其重力势能的减少量AEp,即AESAEp,这属于系统误差，改进

的方法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。

(2)偶然误差

本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差。减小误差的方法是测下落距离时都

从。点测量时，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。

5.注意事项

(1)应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影

响，采取的措施有：

①安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。

②应选用质量和密度较大的重物，增大其重力可使阻力的影响相对减小，增大其密度可以减

小体积，可使空气阻力减小。

(2)实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直，接通电源后，打点计时器工作稳定

后再松开纸带。

(3)验证机械能守恒时，可以不测出重物质量，只要比较ɪv^[lg瓦大小是否相等即可验证机

械能是否守恒。

(4)测量下落高度时，为了减小测量值〃的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，

纸带也不易过长，有效长度可在60〜80Cm之间。

(5)速度不能用v.=g∕■或h=也赢计算，否则犯了用机械能守恒定律验证机械能守恒定律的

错误。

日^原型突破

1.速度计算

计算速度必须用V=Hz逑，要注意两个误区：

27

(1)本实验要验证机械能守恒定律，不能用该定律的推导式V=Y访求速度。

(2)要用实验数据求速度，不能用理论推导式v=gf求速度。

2.处理实验数据的方法有图象法和计算法

(1)本实验可以采用图象法验证机械能守恒。通过图象验证机械能是否守恒，要根据机械能

守恒定律写出图象对应的函数表达式，弄清图象斜率的物理意义，如V2/图象、3-2力图象,

根据图象计算出重力加速度，计算结果与当地重力加速度比较，根据二者是否在误差允许的

范围内相等判断机械能是否守恒。

(2)本实验也可以利用计算法验证机械能守恒。计算法需要知道当地的重力加速度，通过计

算重力势能的减少量与动能的增加量是否相等验证机械能守恒。

创新突破

在高考中往往以课本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又

不拘泥教材，体现开放性、探究性、创新性等特点，如以下拓展创新角度:

实验原理的

创新

1.利用钢球摆动来验证机械能守恒定律。

2.利用光电门测定搜球的瞬时速度。

2/J6.14cm

,,重8.66Cm1.小球在重力作用下做竖直上抛运动.

∣21.16cm

2.利用频闪照片获取实验数据。

23.68cm

力.

实验器材的26.18cm

rɪθɪ-

创新

气垫导轨光t¾骋.盘普光条

钩码11刻度尺H≡

1.利用系统机械能守恒代替单个物体的机械能守恒。

2.利用光电门测定滑块的瞬时速度o

4。金属球

实验过程的

创新声I光电门

1.用光电门测定小球下落到B点的速度。

2.结号H图象判断小球下落过程中机械能守恒。

3.分析实验误差A£p—ΔΛk随H变化的规律。

真题突破

1.（2022・湖北・高考真题）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

4ax和最小值北”。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

系中绘制的爆ax-Oin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

心血

1.80

1.75

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

1.45

1.40

1.35

0.000.050.100.150.20Tmilt/N

图甲图乙

【答案】-2-2.10.59C

【解析】（1）⑴设初始位置时,细线与竖直方向夹角为仇则细线拉力最小值为

Tmin=WgCOS

到最低点时细线拉力最大，则

1

mg1(}-cosθ)=—mv

T^->ng=niy

联立可得

7^ax=3"唱一2。而

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）[2][3]由图乙得直线的斜率为

,1.77-1.35—

k=-----------------=-2.1

0.2

3mg=1.77

则小钢球的重力为

mg=0.59

（3）⑷该实验系统误差的主要来源是小钢球挑动过程中有空气阻力，使得机械能减小，故

选C。

2.（2022•广东•高考真题）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（。）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（6）所示，小球直径"=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（

和G。

（4）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为机，可得小球与橡胶材料碰撞导致的

机械能损失A£=（用字母加、d、％和4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。

1,d1J

【答案】7.884##7.882##7.883##7.885##7.886Bɪ^（-）--/«（—）增大

【解析】（2）[1]依题意，小球的直径为

d=7.5mm+38.4X0.01mm=7.884mm

（3）[2]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整,

所以应先接通数字计时器，再释放小球，故选B∙

（4）[3]依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为叼、也，则有

d

d

则小球与硅胶材料碰撞过程中机械能的损失量为

1"）12ɪ,d、）1∕d∖2

△£=-tnv~——mv∖--m（-）~——m（一）

222212^

（5）⑷若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空

气阻力引起的测量误差。

3.（2022•河北•高考真题）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。弹簧的劲度系数为原长为及，钩码

的质量为机。已知弹簧的弹性势能表达式为E=1丘2,其中A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心接通打点计时

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点到打出厂点时间内，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〃的关系，如图3所示。由图3可知，随着〃增加，两条曲线在纵向

的间隔逐渐变大，主要原因是。

【答案】k（L-LJhs-乜片”色.YJ.mghs见解析

2^87,2

【解析】（1）田从打出/点到打出/点时间内，弹簧的弹性势能减少量为

1ʌ1,

"黜=&k（L-Lj-3k（L-L0-hj

整理有

ʌfp弹=MLTOM5一；版

⑵打尸点时钩码的速度为

v-VA

VF-2T

由于在误差允许的范围内，认为释放钩码的同时打出/点，则钩码动能的增加量为

AEk=LmV*0=fn&Uj

k2fST2

⑶钩码的重力势能增加量为

%市=mgh5

（2）⑷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/7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。

4.（2021・海南・高考真题）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。

(I)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必攀的步骤是

①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门I、∏,并连接数字毫秒计；

②用天平测量滑块和遮光条的总质量

③用游标卡尺测量遮光条的宽度cl；

④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离/;

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、

][的时间为、M2；

⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度％、为；

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4时，游标卡尺的示数如图所示，则"=mm；

某次实验中，测得M=IL60ms,则滑块通过光电门I的瞬时速度K=m/s（保

留3位有效数字）；

0123主尺

IIIIIIIIIIIII11IIIIIIlIll(Cm)

111IIIIIIIIIII∣IH∣游标

1020

（3）在误差允许范围内，若%-%=（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：。

U巨丫一U4丫

【答案】②④5.000.431外•一2匕滑块在下滑过程中受到空气阻

g

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

【解析】（1）⑴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

d

V=一

∖t

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(hT―%)=~^nvι~~^tnv∖=

整理化简得

g（i）=⅛>⅛

所以测量滑块和遮光条得总质量加不必要，②满足题目要求，测量A、8之间的距离/不必

要，④满足题目要求。

故选②④。

（2）[2]游标卡尺的读数为

d=5mm+0×0.05mm=5.00mm

⑶滑块通过光电门的速度

V1=—=--—m/s=0.43lm∕s

∆Z111.60

（3）⑷根据（1）问可知

1（dYWY

AI八2㈤一∙-J

2g

在误差允许的范围内，满足该等式可认滑块下滑过程中机械能守恒。

（4）⑸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。

5.（2021•浙江•高考真题）在"验证机械能守恒定律"实验中，小王用如图1所示的装置，让

重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。。点是打下的第一

个点，/、B、C和。为另外4个连续打下的点。

图1

P.√（3ʃP

Jlll叫叫呼叫邮WwFWMF"叫叫Uv"I"甲啊M删I叫MF中叩叩I啊IllIFIWl甲啊叫叩叫

OIcm2319202122232425262728293031323334

图2

①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是O

②已知交流电频率为50Hz,重物质量为200g,当地重力加速度g=9.80m∕s2,则从。点到

C点，重物的重力势能变化量的绝对值IAEJ=J、C点的动能EkC=.

（计算结果均保留3位有效数字）。比较瓦C与∣AElJ的大小，出现这一结果的原因可能是

A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带

【答案】阻力与重力之比更小（或其它合理解释）0.5470.588C

【解析】①⑴在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小

②⑵由图中可知OC之间的距离为XOC=27.90Cm,因此机械能的减少量为

∣ΔEp∣=mgxoc=0.2×9.8×0.2790J=0.547J

⑶匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

0.330-0.233

VC=.=m/s=2.425m∕s

c2T2x0.02

因此动能的增加量为

1,1

EkC=Q机U=5X0∙2X2.425X2.425J=0.588J

[4]工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加

量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能

的增加量大于重力势能的减少量。

模拟突破

1.（2022•江苏镇江•高三开学考试）某班级的同学在实验室利用“自由落体运动”来验证机械

能守恒定律。

（1）不同组学生在实验操作过程中出现如图1的四种情况，其中操作正确的是；

（2）如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点/、B、C、D、E,根据图

2读出C点对应的刻度值_____cm；

（3）如图3所示，测得点8距起始点。的距离为%,BC两点间的距离为々，CC两点间

的距离为占，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为机，根据上述条件计算重锤从释

放到打下C点时重力势能减少量AE,,=∕ng（x0+x1）,动能增加量颂*=；

（4）小华认为可通过测量重锤下落过程的加速度来验证机械能是否守恒，设。点到测量点

的距离为儿V为对应测量点的速度，他做出的关系图线如图4所示，由图可得重物下

落的加速度。=m/s?（结果保留三位有效数字）；

（5）小明同学误把O点当作。点，其它操作与小华相同，也绘制出——力图像，b是小华

作的图线，则小明所作的图线最有可能是（填写图线上的字母）。

【答案】B23.10"（士士乜）9.52a

8Γ2

【解析】（1）⑺打点计时器应使用交流电源；纸带弯曲了，在重锤下落过程中，纸带与计

时器之间的摩擦会造成较大的实验误差，故选B。

（2）⑵根据图2读出C点对应的刻度值为23.10cm。

（3）⑶重锤静止释放，。为纸带上第一个计时点，所以山=0,C点的速度等于8到力的平

均速度，有

v=XBD

2-27-2T

重锤动能增量

1ɔ1ɔm（x.+xV

ΔE≈-mv}--WV2=—/乙9

k2218T2

（4）⑷根据

v2=2ah

由图象求斜率得20,即

k16.00-2.00

­=—Xm∕s2=9.52m∕s2

220.32-0.11

（5）[5]小明同学误把O点当作。点，其它操作与小华相同，当力=0时，速度不为0,则小

明所作的图线最有可能是欧

2.（2022,河北•邯郸市教育科学研究所高三开学考试）某同学采用图甲所示的装置做〃验证小

球摆动的过程中满足机械能守恒〃的实验。细线上端固定在铁架台上的。点，下端悬挂一小

球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门。

O

1主尺2

光电门11

II_*_l1_liII*IIII.I*ILI

O游标尺10

甲乙

（1）用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径"=mm；

（2）该同学将小球从不同高度释放，测出释放点到小球摆动最低点的高度力及挡光时间/,

若作出（选填/"产‘或"""）与〃（为横坐标）的图像是过原点的一条倾斜直线,

则直线的斜率为，则小球在摆动的过程中满足机械能守恒。（用重力加速度g和

小球直径d表示）

（3）若另一小组同学用安装在。点的力传感器代替光电门完成实验。将细线拉至水平状态,

把小球由静止释放，当小球摆到。点正下方时，力传感器示数尸为,则可验证

小球在摆动的过程中满足机械能守恒。（用重力加速度g和小球质量机表示）

【答案】11∙5-y⅛-3/wg

ta

【解析】（1）⑴由图乙可知，游标卡尺的主尺读数为Ilmm,游标尺的第5条刻度线与主尺

的某刻度线对齐，因此游标卡尺的读数为Ilmm+0.1X5mm=11.5mm，所以小球直径为

11.5mm。

（2）⑵⑶小球下落过程若机械能守恒，则有

mgh=ɪzwv2

且

d

V=­

t

联立可得

12gh

h丁

由此可见!与力成正比，图像为一条过原点的倾斜直线，且直线的斜率为冬。

t2d2

（3）⑷若用力传感器测量小球摆到。点正下方时细线拉力为尸，根据牛顿笫二定律可得

V2

r-mg=m—

若小球下落过程机械能守恒，则有

rɪ2

mgL=-mv~

代入上式可得

F=3mg

因此当小球摆到。点正下方时，力传感器示数尸为3mg,则可验证小球在摆动的过程中满

足机械能守恒。

3.（2022・山东济南•高三开学考试）某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，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上Z点处有一带长方形遮光条的

滑块（总质量为遮光条两条长边与导轨垂直），左端由跨过定滑轮的细绳与一质量为〃?

的小球相连，导轨上5点处有一光电门。实验时，将滑块从Z点由静止释放，测得遮光条

的宽度力遮光条经过光电门时的挡光时间f,4点到5点的距离/,Z点与8点间的高度差

为鼠

（1）滑块从4点B点的过程中，机和M组成的系统动能增加量可表示为AEk=

系统的重力势能减少量可表示为AElI=,在误差允许的范围内，若△&=△5，

则可认为系统的机械能守恒；（用题中所给字母以及重力加速度g表示）

（2）该学习小组在斜面倾角为30。且M=机的情况下，多次改变/、8间的距离/,计算出

多组滑块到达8点时的速度％并作出U-/图像如图乙示，根据图像可得重力加速度

g=m∕s2o（保留3位有效数字）

【答案】g（"+MUmgl-Mgh9.82

【解析】（1）［1］滑块经过光电门时的速度大小可用遮光时间内的平均速度来表示，即

d

V=­

t

所以,"和M组成的系统动能增加量可表示为

2

ΔEkɪɪ(jw+w)v=g(Λ∕+m［邑)

⑵小球下降的高度为/,滑块上升的高度为人系统的重力势能减少量等于重力对系统的做

的功，可表示为

ΔEp=mgl-Mgh

（2）⑶根据机械能守恒定律可得

1ɔ

mgl-Mglsin30°=-(M+m)v~

将M=加代入后整理得

，=;g/

图像的斜率为

1,

k=-g=4.91m∕s'

2

解得

g=9.82m∕s2

4.（2022•江苏南通•高三开学考试）为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某

学习小组用如题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，在导轨上选择两个适当的位置4、8安装光电门I、11,并连接数字计时

器。

（1）该实验还必须使用的实验器材有：游标卡尺、;

（2）该实验过程中，不必事测量的物理量是

A.遮光条的宽度d

B.A,8之间的距离/

C.滑块通过光电门I、∏的时间为、M

D./、8点到水平桌面的高度九、h2

（3）在误差允许范围内，若滑块下滑过程中机械能守恒，则%-也=（用上述必

要测量物理量的符号表示，已知重力加速度为g）;

（4）若实验过程中光电门I发生故障，该同学继续使用该装置完成实验：让滑块由静止释

放，记录释放点到桌面的高度〃、滑块通过光电门∏的时间加2,改变滑块释放位置获得多

/,λ2

组数据，作出如题图所示的-—人图像，由该图像可以得出的实验结论是;

该实验方案中产生误差的主要原因：O（已知重力加速度g=9.8m∕s2）

■（⅛¼sy

3.84-----------------------------^y[

/h/m

0

0.10.3

【答案】刻度尺B在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械

能守恒见解析

【解析】（1）⑴该实验还必须使用的实验器材为刻度尺，用来测量/、5点到水平桌面的高

度。

（2）⑵滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能，有

一一m(-)

22♦/,

整理可得

可知，必要测量的物理量为遮光条的宽度小滑块通过光电门I、∏的时间抽、Z½和小

8点到水平桌面的高度九、A2o不必要测量的物理量是/、8之间的距离/。

故选B«

（3）网根据上面分析可得

（4）⑷依题意，有

2

(ɪ)=2gh-2gh2

可知，图线的斜率满足

g=9.6m∕s

实验结论是在误差允许的范围内，滑块卜滑过程中机械能守恒。

⑸实验方案中产生误差的主要原因是滑块在下滑过程中受到空气阻力作用。

5.（2022•山东青岛•高三开学考试）某同学用图甲所示装置验证机械能守恒定律，重锤质量

m=0.1kg,实验打出一条纸带。在该纸带上不同位置，该同学截取了（a）、（b）两段进行测

量处理，两段纸带上的计时点分别按打点的先后顺序依次编号为0~9,测量结果如图乙所示。

所用电源频率为50Hz,当地重力加速度g=9.8m∕s∖

（I）6、7两点之间被撕掉的纸带上有个计时点；

（2）从打点计时器打下1