专题14 实验-验证机械能守恒定律（解释版）-备战期末高一物理

试卷第=page22页，共=sectionpages33页专题14实验—验证机械能守恒定律一、实验题1．（22-23高一下·内蒙古赤峰·期末）某小组利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”实验。(1)下列说法正确的是（

）A．本实验应选用密度大、体积小的重物B．释放纸带时，重物应远离打点计时器C．在“验证机械能守恒定律”时不需要知道当地的重力加速度D．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过计算出瞬时速度v(2)实验中，先接通电源再释放纸带，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取二个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器使用的交流电的频率是f，重物的质量为m，则打下B点时，重物的重力势能减少量Ep=，动能增加量Ek=。(3)比较Ep与Ek的大小，重力势能的减少量大于动能的增加量，出现这一结果的原因可能是。(4)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A．两限位孔在同一竖直面内上下对正B．精确测量出重物的质量C．用手托稳重物，接通电源后释放重物以上建议中确实对提高实验准确程度有作用的是。【答案】(1)A(2)(3)重锤受到了空气阻力、纸带与计时器之间有摩擦阻力(4)A【详解】（1）A．本实验应选用密度大、体积小的重物，以减少空气阻力的影响，故A正确；B．释放纸带时，重物应靠近打点计时器，故B错误；C．在“验证机械能守恒定律”时有需要知道当地的重力加速度，故C错误；D．实验中应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某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v。如果直接用匀变速直线运动的公式计算速度，则默认了加速度为重力加速度，也默认机械能守恒，失去本实验的意义，故D错误。故选A。（2）[1]打下B点时，重物的重力势能减少量Ep=mghB[2]打下B点的速度为则动能增加量（3）重力势能的减少量大于动能的增加量，出现这一结果的原因可能是重锤受到了空气阻力、纸带与计时器之间有摩擦阻力。（4）A．两限位孔在同一竖直面内上下对正，这样重物带动纸带下落时会减小纸带与两限位孔间的摩擦力，对减小实验误差有利，故A正确；B．在验证机械能守恒定律时，其表达式为上式质量可以消去，因此不需精确测量出重物的质量，故B错误；C．用手托稳重物，接通电源后，再释放重物，这样纸带在下落时会弯曲，增大与限位孔间的摩擦力，不利于减小实验误差，故C错误。故选A。2．（22-23高一下·四川绵阳·期末）如图甲所示，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)供实验选择的重物有以下四个，最优选择为________；A．质量为10g的砝码 B．质量为200g的木球C．质量为50g的塑料球 D．质量为200g的铁球(2)关于实验，下列说法中正确的是________；A．释放重物时要注意纸带是否竖直 B．重物的质量可以不测量C．实验中应先释放纸带，后接通电源 D．可以利用公式来求解瞬时速度(3)实验得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的三个点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，打点计时器打点周期为T。设重物质量为m，打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量，动能变化量。在实验误差范围内，与相等，则验证了机械能守恒定律。（用题中所给条件的字母表示）【答案】(1)D(2)AB(3)【详解】（1）为了减小空气阻力的影响，重物应选用质量大、密度大的小球，则最优选择为质量为200g的铁球。故选D。（2）A．释放重物时要注意纸带是否竖直，从而尽可能减小摩擦对实验的影响，故A正确；B．在验证机械能是否守恒的表达式时，重物的质量可以消去，因此重物的质量可以不测量，故B正确；C．由于重物下落较快，且下落距离有限，为了能在纸带上尽可能多地获取实验数据，实验中应先接通电源，后释放纸带，故C错误；D．公式是建立在机械能守恒的前提下得出的，用它计算瞬时速度起不到验证机械能守恒定律的目的，瞬时速度应根据纸带数据进行计算，故D错误。故选AB。（3）[1]打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为[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，则重物在B点的速度大小为打O点到打B点的过程中，动能变化量为3．（22-23高一下·陕西西安·期末）利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。(1)实验中，需先接通电源，再由静止释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点、、，测得它们到起始点的距离如图。已知重物质量重力加速度，打点计时器打点周期为，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度；点到点过程中重物重力势能减少量为。（结果均保留三位有效数字）(2)该同学根据纸带算出了各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度，以为纵坐标，以为横坐标，建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的图像如图所示。已知图像的斜率为，可求得当地的重力加速度。【答案】(1)1.170.690(2)【详解】（1）[1]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，打点计时器打下计数点B时，重物的速度为[2]点到点过程中重物重力势能减少量为（2）根据机械能守恒可得可得可知图像的斜率为解得当地的重力加速度为4．（22-23高一下·辽宁阜新·期末）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）关于本实验，下列说法正确的是。A．选择密度小体积大的重物，有利于减小误差B．实验时要先松开纸带后接通电源C．释放纸带时重物远离打点计时器D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用（2）选用的测量仪器除打点计时器外还需要；A．弹簧秤

B．天平

C．毫米刻度尺

D．秒表（3）在一次实验中，质量1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如下图所示。图中的纸带（填“左”或“右”）侧是与重物相连的；若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量ΔEp=J，此过程中物体动能的增加量ΔEk=J（g取10m/s2）；通过计算，数值上ΔEpΔEk（填“>”“=”或“<”），这是因为；（4）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是下图中的。【答案】DC左0.5010.4802>重物和纸带下落过程中受到阻力作用B【详解】（1）[1]A．选择密度大体积小的重物，有利于减小误差，故A错误；BC．为了获取更多的数据点，实验过程中应先接通电源，后释放重物，释放纸带时重物靠近打点计时器，故BC错误；D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用，故D正确。故选D。（2）[2]实验中需要用刻度尺测量纸带上的点之间的距离，在验证机械能守恒时，由可知质量可以约掉，故不需要测量重物质量，故需要毫米刻度尺。故选C。（3）[3][4]图中纸带从左到右相邻计数点间距在增大，纸带重物下落时做加速运动，故可知左侧与重物相连；从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量[5]打B点时的速度此过程中物体动能的增加量[6]可知[7]这是因为重物和纸带下落过程中受到阻力作用。（4）[8]根据实验数据可知物体减少的重力势能与增加的动能可认为相等，根据机械能守恒定律可知则图线是过原点的直线。故选B。5．（23-24高一上·浙江杭州·期末）某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能，然后进行比较，如果两者在实验误差允许的范围内相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：(1)关于上述实验，下列说法中正确的是___________。A．重物最好选择密度较小的木块B．重物的质量可以不测量C．实验中应先接通电源，后释放纸带D．可以利用公式v=来求解瞬时速度E．打点计时器安装应使限位孔保持竖直F．释放重物前应手提纸带上端并使重物远离计时器(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是重物下落的起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计时点，并测出各计时点到O点的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm。已知打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，重物的质量为0.5kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能=J；重物增加的动能=J，造成两者不等的系统误差可能是重力加速度g取9.8m/s2，计算结果保留三位有效数字）【答案】(1)BCE(2)2.142.12物体克服空气阻力及纸带与打点计时器之间的摩擦阻力做功【详解】（1）A．重物应选密度较大的，这样相同的质量体积更小，减小空气阻力的影响。A错误；B．因为动能和重力势能都涉及到质量，式子中的质量可以约掉，所以可以不用测质量。B正确；C．实验中应先接通电源，后释放纸带，以提高纸带的利用率。C正确；D．实验中是利用平均速度来测量速度的。不能用公式v=来求解瞬时速度，否则就会导致用机械能守恒来验证机械能守恒。D错误。E．打点计时器安装应使限位孔保持竖直以减小阻力，E正确；F．释放重物前应手提纸带上端并使重物靠近计时器，保证充分利用纸带，F错误。故选BCE。（2）[1][2][3]重物减小的重力势能ΔEp=重物增加的动能ΔEk=造成两者不等的系统误差可能是物体克服空气阻力及纸带与打点计时器之间的摩擦阻力做功。6．（23-24高一下·宁夏银川·期末）某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”，如图所示。打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2。（1）下面是他实验时的操作步骤：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．先释放纸带，然后再接通电源；E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；F．计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能；G．改换纸带，重做几次。其中不必要以及不恰当的步骤有。（2）若已知重物的质量为1.00kg，按实验要求正确地选出纸带，用毫米刻度尺测量连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图（乙）所示，那么：从打下O点到打下计数点B的过程中重力势能的减少量J（保留3位有效数字）；而动能的增加量J（保留3位有效数字）。实验发现二者并不完全相等，请指出一个可能的原因。（3）重锤在下落的过程中，如果所受阻力均忽略不计，h代表下落的距离，v代表物体速率，Ek代表动能，Ep代表势能，E代表机械能，以水平桌面为参考面，下列图像可能正确的是。【答案】BCD0.4760.470纸带与限位孔的阻力B【详解】（1）[1]打点计时器应使用交流电；重物应选用体积小质量大的物体，不需要测出质量；实验时应先接通打点计时器，再释放重物。其余步骤符合实验要求。故不恰当的步骤是BCD。（2）[2][3][4]从打下O点到打下计数点B的过程中重力势能的减少量为相邻计数点时间间隔为B点速度为动能的增加量为二者并不完全相等，由于纸带与限位孔的阻力的原因，使增大的动能小于减小的重力势能。（3）[5]A．根据机械能守恒故Ek与成正比，故A错误；B．根据机械能守恒Ep—v图像为开口向下的抛物线，故B正确；C．机械能为得图像为直线，故C错误；D．由于机械能守恒，机械能与下落高度无关，则图线与横轴平行，故D错误。故选B。7．（22-23高一下·天津和平·期末）用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，将重锤固定在纸带一端，使重锤由静止自由下落，打出的纸带由于初始部分的点迹模糊不清，舍去这部分点迹后得到如图乙所示纸带。（1）选用的测量仪器除打点计时器外还需要A．天平

B．毫米刻度尺

C．秒表（2）关于实验操作及数据处理，下列说法正确的是A．先接通电源再释放纸带B．若通过图像验证机械能守恒，必须多次重复实验，才能得到多个数据点C．利用数据做出v2-h图像是一条直线，且斜率数值为重力加速度值，则说明重物下落过程机械能守恒（3）在利用纸带上的数据点验证机械能守恒时，已经测出了AC段和FH段长度，还需要测出段长度才能完成本次验证。（4）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是A．选用的重物质量过大

B．选用的重物质量过小C．存在空气阻力和摩擦阻力

D．实验时操作不规范，实验数据测量不准确【答案】BABGC【详解】（1）[1]A．根据实验原理mgh=质量可消去，则不需要测量重物质量，故A错误；B．实验时需要用刻度尺测量纸带上各点的距离，需要用到毫米刻度尺，故B正确；C．打点计时器有计时功能，不需要秒表，故C错误；故选B。（2）[2]A．根据打点计时器的使用方法可知应先接通电源再释放纸带，故A正确；B．若通过图像验证机械能守恒，需要纸带上选择合适数目的点，不需要重复实验，故B错误；C．根据实验原理mgh=可知v2=2gh利用数据做出v2-h图像是一条直线，且斜率数值为2g，则说明重物下落过程机械能守恒，故C错误。故选A。（3）[3]测出了AC段和FH段长度，根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程的平均速度，可以求出B点和G点的速度，所以要验证机械能守恒，还需要测出BG段的长度。（4）[4]由于实验中空气阻力以及打点计时器对纸带的阻力是无法忽略的，故实验中总会出现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能的现象。故选C。8．（22-23高一下·北京海淀·期末）某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中是否相等（选填选项前的字母）。A．任意一点的高度与其对应速度的平方

B．任意两点间速度变化量与高度变化量C．任意一点的动能与势能

D．任意两点间的动能增加量与势能减少量（2）某同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是（选填选项前的字母）。A．将打点计时器接到交流电源上B．释放纸带前，纸带不沿竖直方向C．先释放纸带，再接通电源（3）实验中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、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。从打点到打点的过程中，若验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为。【答案】DBC/CB【详解】（1）[1]由机械能守恒定律，重力势能的减少量等于动能增加量，则有则需要比较重物下落过程中任意两点间的动能增加量与势能减少量是否相等。故选D。（2）[2]打点计时器应接在交流电源上；释放纸带前，纸带应沿竖直方向；实验时，应先接通电源后释放纸带。故操作不当的步骤是BC。（3）[3]打B点时重物的速度为若验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为可得9．（22-23高一下·福建福州·期末）某同学做“验证机械能守恒定律”实验。（1）下图中A、B、C、D是部分实验器材，该同学需选用的器材有。A．

B．

C．

D．（2）小明选择一条较为满意的纸带如图所示（交流电频率为50Hz）。纸带上A点的读数为cm，打下B点时速度m/s。（计算结果保留两位有效数字）（3）以O为计时起点，选取纸带上连续点A、B、C…，测出O到A、B、C…的距离分别为、、…。选择A、C两点计算出打下B点时速度。通过比较重力势能减少量和动能增加量是否相等来验证机械能守恒。你认为小明分析论证的方法是（选填“正确”或“错误”）的，理由是。【答案】AB/BA6.401.3错误重物在O点动能不为【详解】（1）[1]同学做“验证机械能守恒定律”实验，利用重物自由下落来验证，所以需要的实验器材是有：铁架台、重物、打点计时器、纸带、刻度尺、交流电源等。故选AB。（2）[2]由图可知，刻度尺的最小刻度为，则纸带上A点的读数为。[3]由图可知，纸带上C点的读数为，由于交流电频率为50Hz，则相邻点间的时间间隔为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B点时速度（3）[4][5]因为重物在O点动能不为0，所以小明分析论证的方法是错误的。10．（22-23高一下·广西贺州·期末）利用如图所示的装置做“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．秒表（2）如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hA、hB、hC．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ΔEP=，动能的增加量ΔEK=。【答案】AC或【详解】（1）[1]实验中为了减小阻力的影响，重锤选择合适的铁质重锤，需要测量某点的瞬时速度，则需要测量点迹间的距离，所以还需要刻度尺，打点计时器就可以记录时间，所以不需要秒表。故选AC。（2）[2][3]从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量打下B点时的速度为动能的增加量一、实验题1．（22-23高一下·山东青岛·期末）如图是小明同学为验证机械能守恒定律自制的实验装置，固定在地面上的平台上表面为四分之一圆弧，一铁架台底端焊接在圆弧最低点F，O点是圆弧的圆心，光电门1、2、3、4、5分别放置在圆弧的六等分点上。已知当地重力加速度为g，实验时轻质细绳一端系在O点，另一端连接一质量分布均匀的小钢球，将小球从圆弧最高点由静止释放，运动过程中细绳始终处于伸直状态。（1）要完成实验，需要测量下列哪些物理量；A．小球的质量mB．小球的直径dC．小球球心到细绳悬点O的距离LD．小球由静止释放到运动至每个光电门位置所用的时间t（2）测得小球通过光电门2、4的挡光时间为、，结合（1）中测定的物理量，在误差允许范围内若满足的关系，则证明小球在2、4两点的机械能相等；（3）以细线与水平方向夹角θ的正弦sinθ为横坐标，小球速度的平方v2为纵坐标，做出的关系图线，若摆动过程中机械能守恒，图线的斜率为（结果用题中所给字母表示）。【答案】BC/CB【详解】（1）[1]验证机械能守恒的表达式中，质量可以约去故不需要测量小球的质量m；为了得到小球经过光电门时的速度，需要测量小球的直径d和小球经过光电门的挡光时间；为了得到小球下落的高度，需要测量小球球心到细绳悬点O的距离L。故选BC。（2）[2]测得小球通过光电门2、4的挡光时间为、，则小球通过光电门2、4的速度分别为，光电门1、2、3、4、5分别放置在圆弧的六等分点上，可知光电门2、4与水平方向的夹角分别为、；以圆弧最高点为零重力势能参考平面，则在误差允许范围内若满足联立可得则证明小球在2、4两点的机械能相等。（3）[3]根据机械能守恒可得可得若摆动过程中机械能守恒，图线的斜率为2．（22-23高一下·陕西渭南·期末）如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置，已知重力加速度为g。实验步骤如下：A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；B．测出挡光条的宽度C．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离；D．释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间；E．用天平称出托盘和砝码的总质量；F．……（1）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了。（2）挡光条通过光电门的速率为。（3）下列关于本实验的分析中，正确的是。A．调节气垫导轨左端的滑轮，使绳子与导轨平行B．滑块初始位置与光电门间的距离适当大些C．挡光条的宽度越大，测量结果越精确D．应使托盘和砝码质量远小于滑块和挡光条的总质量（4）为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是。（写出物理量的名称和符号）（5）若要符合机械能守恒定律，以上测得的物理量应该满足。（6）由于托盘和滑块运动过程中要克服阻力做功，故该实验的动能增量总是（选填“大于”“等于”或“小于”）重力势能的减少量。【答案】AB/BA滑块及遮光片的总质量小于【详解】（1）[1]在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了（2）[2]挡光条通过光电门的速率为（3）[3]A．调节气垫导轨左端的滑轮，使绳子与导轨平行，从而保证遮光片能水平通过光电门，使得测量时间较为精确，故A正确；B．滑块初始位置与光电门间的距离适当大些，从而使得滑块通过光电门时速度较大，通过光电门的时间较短，得到滑块的速度就越接近其瞬间速度，故B正确；C．若挡光条的宽度越大，得到滑块的速度就越远离其瞬间速度，则测量结果的误差就越大，故C错误；D．本实验需要验证的是托盘和砝码以及滑块和遮光片组成的系统机械能守恒，因此不需要托盘和砝码质量远小于滑块和挡光条的总质量，故D错误。故选AB。（4）[4]为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是：用天平称出滑块及遮光片的总质量。（5）[5]若要符合机械能守恒定律，以上测得的物理量应该满足（6）[6]由于托盘和滑块运动过程中要克服阻力做功，系统的一部分机械能转化为系统的内能，故该实验的动能增量总是小于重力势能的减少量。3．（22-23高一下·湖南湘西·期末）阿特伍德机，是由英国牧师、数学家兼物理学家的乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的一种著名力学实验装置，装置如图所示。阿特伍德机可以用来验证系统的机械能守恒定律。（1）该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度d，开始时将质量为m的A物体（含遮光片）、和质量为M的B物体用绳连接后（M>m），跨放在定滑轮两侧，滑轮质量和摩擦可忽略不计，A置于桌面上使其保持静止状态。测量出挡光片中心到光电门的竖直距离h，释放物体A后，A向上运动，测出挡光片挡光的时间t，则左右两侧物体的速度v的大小表达式为v=（用d、t表示）。（2）如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为（用题中的物理量符号表示）。（3）反复改变挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，记录挡光片通过光电门时间t，作出图像，若图像是过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为k=，则A、B组成的系统机械能守恒。【答案】【详解】（1）[1]测出挡光片挡光的时间t，则左右两侧物体的速度v的大小表达式为（2）[2]根据系统机械能守恒可得如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为（3）[3]根据可得可知若图像是过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为则A、B组成的系统机械能守恒。4．（22-23高一下·山东德州·期末）某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g。主要实验步骤如下：①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，用量角器测出气垫导轨的倾角；②测量挡光片到光电门的距离L；③由静止释放滑块，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间t；④改变L，测出不同L所对应的挡光时间t；⑤用天平测出滑块和挡光片的总质量m；根据上述实验步骤请回答：（1）滑块通过光电门时速度的表达式（用实验中所测物理量符号表示）。（2）滑块下滑至光电门的过程中，动能的增加量为；重力势能的减小量为。（3）根据实验测得的多组L、t数据，可绘制图像，图像的纵坐标为，横坐标为L，如果滑块下滑过程符合机械能守恒定律，则图像应为过原点的一条倾斜直线，其斜率为（用d、、g表示）。【答案】【详解】（1）[1]滑块通过光电门时速度的表达式为（2）[2]滑块在通过光电门时的动能为所以动能的增加量为[3]滑块下落的高度为重力做功为由重力做功和重力势能的关系可知（3）[4]该过程由动能定理有整理有结合题意以及表达式可知，其图像的斜率为5．（22-23高一下·云南玉溪·期末）某校高一年级的同学，在学习机械能守恒定律后，准备验证在只有重力做功时的机械能守恒定律。其中两名同学采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，而另两名同学准备用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。（1）第一组同学将图甲中的实验装置安装好后，用手提住纸带上端，之后让纸带由静止开始下落。回答下列问题：①关于该实验，下列说法正确的是；A．为减小阻力，用电磁打点计时器比用电火花计时器好B．在重物大小合适的情况下，选择木块比选择铁块好C．释放纸带前应先接通电源②从打出的多条纸带中找出一条起点清晰且各点间的距离变化规则的纸带，如图丙所示，其中O点为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点（其他点未画出），已知打点计时器打点频率为。若重物的质量为，则打B点时重物的动能J。（结果保留两位有效数字）（2）第二组同学按图乙将实验装置安装好后，让小球静止下垂时球心恰好通过光电门，用手把小球拉至与悬点等高且细线伸直，由静止释放小球，已知小球的质量为m，直径为D，细线长为L，当地重力加速度大小为g，测得小球通过光电门的时间为，回答下列问题：①小球通过光电门时的速度大小；②若小球下落过程中机械能守恒，则应满足关系式。【答案】C0.97【详解】（1）[1]A．电火花打点计时器是通过火花放电留下点迹，而电磁打点计时器是通过振针打点留下点迹，因此电火花计时器的阻力小于电磁打点计时器的阻力，故A错误；B．为减小空气阻力，应选用密度大体积小的重物，则木块与条块相比，应选择铁块作为重物，故B错误；C．为了确保打第一个点迹是的初速度为零，同时避免在纸带上出现大量的空白段而浪费纸带，以及为了获取更多的数据点，应先接通电源再释放纸带，故C正确。故选C。[2]根据纸带数据可得打出点迹B时的速度为其中则重物下落到B点时的重力势能为（2）[3]小球通过光电门的速度实际是用小球通过光电门时的平均速度来代替瞬时速度，因此可得[4]小球实际下落高度应为其重心下落高度，因此若小球下落过程中机械能守恒，则应满足关系式6．（22-23高一下·陕西宝鸡·期末）如图1所示，学生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（已知当地的重力加速度为g）。（1）实验室提供的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是和。A．天平及砝码

B．毫米刻度尺

C．直流电源

D．交流电源（2）实验中得到图2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hA、hB、hC，已知打点计时器打点的周期为T，打出B点时，重物的瞬时速度大小vB=，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ΔEp=，动能变化量ΔEk=。（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，其原因可能是。为了减小实验误差，在两个体积相同、质量不同的重物中应选择质量（选填“较大”或“较小”）的进行实验。（4）该同学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，得到如图3所示的v2-h图像，由图像可求得当地的重力加速度g=m/s2。【答案】BDmghB存在空气阻力和摩擦阻力的影响较大9.70/9.7【详解】（1）[1][2]除了题目中提出的器材，还需要毫米刻度尺测长度，打点计时器需要交流电源。所以选BD。（2）[3]重物在B点的瞬时速度为[4]根据题图可知，从起始点下落的高度为，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为[5]动能的变化量为（3）[6]重力势能的减少量略大于动能的增加量，其原因可能是存在空气阻力和摩擦阻力的影响；[7]为了减小实验误差，在两个体积相同、质量不同的重物中应选择质量较大的，空气阻力影响结果较小；（4）[8]若重物下落机械能守恒，则有即可知图线是一条过原点的直线，直线的斜率为图3所示的图线的斜率为因此，可求得当地重力加速度大小为7．（22-23高一下·山东威海·期末）某小组利用图甲装置验证重物M和N组成的系统机械能守恒。M由静止释放，N拖着纸带打出一系列的点，对点迹进行测量和数据处理，即可验证机械能守恒。实验中选取的一条纸带如图乙所示，O是打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，各计数点到O点的距离如图乙所示。已知M和N的质量分别为和，电源的频率为，重力加速度。请回答下列问题：（1）实验过程中，下列操作正确的是；A．应先松开M，再接通打点计时器电源B．打点结束后先将纸带取下，再关闭打点计时器电源C．固定打点计时器，应将N与打点计时器的距离尽量远一些D．开始时纸带应尽量竖直下垂并与系N的细线在同一竖直线上（2）打下计数点B时，重物的速度大小为；（3）在O到B的过程中系统动能的增加量为J，系统重力势能的减少量为J。（计算结果均保留三位小数）；（4）由此得出的实验结论是。【答案】D2.41.1521.176在误差允许的范围内，M和N组成的系统机械能守恒【详解】（1）[1]A．应先接通打点计时器电源，再松开M，A错误；B．打点结束后先关闭打点计时器电源，再将纸带取下，B错误；C．固定打点计时器，应将N与打点计时器的距离尽量近一些，C错误；D．开始时纸带应尽量竖直下垂并与系N的细线在同一竖直线上，D正确。故选D。（2）[2]每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），则相邻两个计数点的时间间隔为打下计数点B时，重物的速度大小为（3）[3]系统动能的增加量[4]系统重力势能的减小量[5]在误差允许范围内，M和N组成的系统机械能守恒。8．（22-23高一下·天津·期末）利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是；A．秒表

B．刻度尺

C．天平（含砝码）（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D．没有采用多次实验取平均值的方法【答案】BC【详解】（1）[1]A．打点计时器可以计时，不需要秒表，故A错误；B．实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度以及重力势能的减小量，故B正确；C．实验中验证动能的增加量和重力势能