2024年高考物理复习第29讲 验证机械能守恒定律（原卷练习）（原卷版+解析）

第29讲验证机械能守恒定律

（模拟精练+真题演练）

—易斯模拟储维

1.（2023•吉林延边•延边第一中学校考模拟预测）利用气垫导轨验证机

械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨：

导轨上力点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为的，左端由跨过轻

质光滑定滑轮的细绳与一质量为力的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂

直：导轨上8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4表示力点到光电门8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8点时的瞬时速度，实验时滑块在彳处由

静止开始运动。

（1）某次实险测得倾角。=30。，重力加速度用g表示，滑块从彳处到达8

处时勿和〃组成的系统动能增加量可表示为八线=，系统的重力

第1页共29页

势能减少量可表示为密=,在误差允许的范围内，若4线=AEp,

则可认为系统的机械能守恒；

（2）某同学改变48间的距离，作出的v2-d图像如图所示，并测得M=m,

2

则重力加速度g=m/so（结果保留两位有效数字）

2.（2023•云南昆明•统考二模）某同学通过查阅资料得知：弹簧弹性势

能表达式为5=9々（以）\〃为弹簧的劲度系数，Ax为弹簧的形变量。为验证

该表达式，该同学用一劲度系数为勺）的轻弹簧，利用如图所示装置进行实

验。

主要操作步既如下:

（1）用游标卡尺测出挡光片的宽度&用天平测出物块外6（含挡光片）

的质量均为m;

（2）将弹簧左端固定在气垫导轨的左侧，右端与石拴接，把气垫导轨调

整至水平，并使气泵正常工作，弹簧处于自然状态时将方右侧所处的位置

记为0点;

（3）在。点右侧某处固定一光电门，用6将a向左推使右右侧对齐夕点（未

超出弹簧弹性限度），测出户。之间的距离为*,由静止释放石和6,记下挡

光片通过光电门的挡光时间亡，则d从夕点运动到。点过程中，a和6（含

挡光片）组成的系统增加的动能为小线=（用d、3勿表示），

弹簧减少的弹性势能为△综=（用及、x表示），若在误差范围

第2页共29页

内，满足AE=AEp则脸证了该表达式；

(4)当a物块将弹簧再次压缩到最短时，a的右侧与0点距离为2,则

A.L="B.L=&

22

C.L=x

3.(2023•甘肃张掖•高台县第一中学校考模拟预测)如图(a),轻质动

滑轮下方悬挂物块A,轻质定滑轮下方悬挂物块B,悬挂动滑轮的线竖直且

不计重力。某同学利用手机和此装置验证机械能守恒定律，实脸步骤如下：

(1)用天平分别测出物块A、B质量加、M。

(2)用毫米刻度尺测出释放前物块B距离地面的高度ho

(3)打开手机录像功能，然后释放物块B,录下物块B下落过程，通过录

像测得物块B的下落时间t;计算得到物块B落地时速度匕o

若物块A、B组成的系统机械能守恒，则应满足的表达式为o

(用力、M、力、亡、g表示)

(4)改变释放高度万重复上述实验过程。根据实验数据作出正¥图像如

图(b)所示，计算得图线斜率为九若系统机械能守恒，应满足

2;请指出可能造成本实验误差的原因(至少两条)

4.(2023•全国•模拟预测)某同学用图甲的装裳验证机械能守恒定律°

第3页共29页

5.(2023•湖南长沙•雅礼中学校考二模)某兴趣小组用频闪摄影的方法

验证机械能守恒定律，实验中将一钢球从与课桌表面等高处的。点自由释

放，在频闪仪拍摄的照片上记录了钢球在下落过程中各个时刻的位置，拍

到整个下落过程的频闪照片如图所示。

(1)若已知频闪仪的闪光频率为f,重力加速度为g,再结合图中所给下

落高度的符号，为验证从0点到4点过程中钢球的机械能守恒成立，需验

证的关系式为：2眄=o

(2)关于该实验，下列说法正确的是o

A.实脸开始时，先释放钢球再打开频闪仪

B.也可以用a=2的计算出力点的速度，并用来验证机械能守恒

C.若已知闪光频率兀该实验方案也可以测出当地重力加速度g的数值

(3)结合实际的实验场景，请估算闪光频率尸应为(g取10

m/s2)o

A.1HzB.5Hz

C.20Hz

D.100Hz

第5页共29页

6.(2023•黑龙江哈尔滨•哈九中校考三模)小华同学利用图甲所示实脸

装置来验证机械能守恒定律。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、

铁球、刻度尺、钢尺等。实验操作步骤如下：

a.将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差

h=76.00cm

b.将质量为小的铁球放在钢尺末端，保持静止状态

c.将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”(声音传感器)项目

d.迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落

e.传感器记录声音振幅随时间的变化曲线

(1)声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标

分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔，=s

(2)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：(用加、

力、亡表示)。

(3)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果

(选填“有”或“没有”)影响。

(4)小明同学认为应将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间。你认

为哪位同学的时间测量结果更准确,请简要说明理由。

第6页共29页

（5）若已知铁球质量为100g,&-9加十,则下落过程中减小的重力势能g,=

J,增加的动能AEk=J（结果保留三位有效数字）。

AZ?_A,

相对误差〃=&泊°0%=%"%,（结果保留一位有效数字）。据

此可以得到的实脸结论：在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机

械能守恒。

7.（2023•河北衡水•校联考二模）某实验小组同学利用如图甲所示的实

验装置验证机械能守恒定律.调节木板的倾角，使小车在未悬挂祛码盘时

能拖着纸带沿木板向下匀速运动，之后将小车固定在靠近打点计时器处，

在动滑轮上悬挂硅码盘和段码，接通打点计时器电源并释放小车，打点计

时器打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器所接电源的频率f=5OHz,释

放小车的瞬间打点计时器打出的点记为“0”，之后的点依此记为“1”、

“2”、"3”、……，"0”与“120”两点间的距离记为“119”与“121”

两点间的距离记为Ax,两滑轮、细绳及纸带的质量均不计，回答下列问题：

\\\\\\\\

打点计时器小车

01234119120⑵$

]LJ

■■祛码盘

甲和法码乙

（1）打点计时器打记为“120”的点时小车的速度大小％。=.

（2）石去码盘和硅码的总质量为勿，小车的质量为K当地重力加速度大小

为g,若，〃gL=成立，则验证了系统的机械能守恒。（均用题中所

给字母表示）

(3)测得Ax=5.12cm,L=\53.55cm,m=0.10kg,M=0.90kg,若此过程机械能守

第7页共29页

2

恒，则当地的重力加速度大小g=m/so（结果保留两位小数）

8.（2023•浙江•校联考三模）（1）某研究小组利用DIS实验装置脸证机

械能守恒定律。如图1,内置有光电门的重锤通过轻杆与转轴0相连，重

锤通过遮光片时可记录遮光时间。实验时，重锤从例点由静止释放，依次

记录其通过每个速光片所对应的时间to用刻度尺测出每个遮光片距最低

点/V的竖直高度为力，重锤质量为加，重力加速度为g。

图1图2图3

①实验前，用游标卡尺测量遮光片的宽度a其示数如图2,则

*mm.

②若以最低点/V为零势能面，选用字母勿、h、d、3g表示物理量，则经

过某个遮光片时，重锤的重力势能综=,动能&=;

对比通过各遮光片处重锤的机械能E（E=Ep+*是否相等，可判断机械能守

恒与否。

③为了更直观的处理数据，研究小组绘制了重锤摆下过程中动能、重力势

能及机械能随高度变化的图像如图3所示，其中重力势能彳的图线应为

（选填或"C”）;仔细比对数据发现，重锤摆下过程

中，重力势能减少量动能增加量（选填“大于”或“小于”）o

真题实战演练

9.（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

第8页共29页

能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括早就、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：

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加；

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/；

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M、M;

⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度4、%；

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a时，游标卡尺的示数如图所示，则”=

mm；某次实验中，测得5=ll.60ms,则滑块通过光电门|的瞬

时速度片=ni/s（保留3位有效数字）；

第9页共29页

0123主尺

IIIIIIIIIIIIIIIIIII1.1IIIIIIIIII

o10201僻标

（3）在误差允许范围内，若力/4=（用上述必要的实骁步骤

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：o

10.（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。0点是打下的第一个点，4B、。和。为另外4个连

图I

・0・•力.B.C.D

甲网叫叩啊唧峋1|1111|1111|1111|1111|叫,1111|1111|1111|1111ll|皿|叫111|叫1111卜1叫llll|皿|1111/1|1111|1111|1111『1|1叩中ll|lllll

cm2319202122232425262728293031323334

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。点，重物的重力势能变化量的绝对值|△综卜J、C

点的动能心「=J（计算结果均保留3位有效数字）c比较心与

第10页共29页

|第,|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

第11页共29页

第30讲验证机被能守恒定律

（模拟精练+真题演练）

・最新模拟精练

1.（2023•吉林延边•延边第一中学校考模拟预测）利用气垫导轨险证机

械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨：

导轨上力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勿的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂

直：导轨上8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4表示4点到光电门8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〃点时的瞬时速度，实脸时滑块在力处由

静止开始运动。

（1）某次实验测得倾角6=30。，重力加速度用g表示，滑块从4处到达8

处时勿和"组成的系统动能增加量可表示为A£k=,系统的重力

势能减少量可表示为弭=，在误差允许的范围内，若

则可认为系统的机械能守恒；

（2）某同学改变48间的距离，作出的/-d图像如图所示，并测得M=〃?，

2

则重力加速度8=m/so（结果保留两位有效数字）

【答案】隼雪（吁打"9.6

2广I2J

【详解】（1）[1]滑块通过光电门8速度为7=:滑块从力处到8处时，m和

第13页共29页

"组成的系统功能增加量为

[2]系统重力势能的减少量为AEp=〃吆"-MgdsinSOW。…?）"

（2）[3]根据系统机械能守恒有g（M+〃?），=（呀?快整理则有v2=崇jd

则商图像的斜率&=誓组4由图像可知&=需代入数据即可得X=9.6HI/S2

M+〃？0.5

2.（2023•云南昆明•统考二模）某同学通过查阅资料得知：弹簧弹性势

能表达式为5〃为弹簧的劲度系数，取为弹簧的形变量。为验证

该表达式，该同学用一劲度系数为即的轻弹黄，利用如图所示装置进行实

验。

（1）用游标卡尺测出挡光片的宽度必用天平测出物块外6（含挡光片）

的质量均为m;

（2）将弹簧左端固定在气垫导轨的左侧，右端与石拴接，把气垫导轨调

整至水平，并使气泵正常工作，弹簧处于自然状态时将a右侧所处的位置

记为0点；

（3）在0点右侧某处固定一光电门，用6将a向左推使a右侧对齐，点（未

超出弹簧弹性限度），测出。0之间的距离为由静止释放d和九记下挡

光片通过光电门的挡光时间亡，则甘从P点运动到。点过程中，百和。（含

挡光片）组成的系统增加的动能为△线=（用4、t、勿表示），

第14页共29页

弹簧减少的弹性势能为A[=(用&、X表示)，若在误差范围

内，满足AEk=A综则验证了该表达式；

(4)当a物块将弹簧再次压缩到最短时，a的右侧与0点距离为4则

A.L=：xB.L=g~x

22

C.L=x

【答案】华|V2B

【详解】(3)[1]物块运动到。点时滑块的速度大小八一物块组成的系统

增加的动能△《=gX2〃”=竽

[2]物块a从9点运动到0点过程中弹簧减少的弹性势能△与=三片

(4)[3]从物块e经过。点到物块方将弹簧再次压缩到最短过程，物块a

与弹簧组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律得?加=1解得

心=岑]故B正确，AC错误。故选B。

3.(2023•甘肃张掖•高台县第一中学校考模拟预测)如图(a),轻质动

滑轮下方悬挂物块A,轻质定滑轮下方悬挂物块B,悬挂动滑轮的线竖直且

不计重力。某同学利用手机和此装置验证机械能守恒定律，实验步骤如下：

(1)用天平分别测出物块A、B质量加、Mo

(2)用毫米刻度尺测出释放前物块B距离地面的高度仇

(3)打开手机录像功能，然后释放物块B,录下物块B下落过程，通过录

像测得物块B的下落叶间t；计算得到物块B落地时速度片

若物块A、B组成的系统机械能守恒，则应满足的表达式为o

（用力、M、h、2、g表示）

（4）改变释放高度力重复上述实验过程。根据实验数据作出正¥图像如

图（b）所示，计算得图线斜率为九若系统机械能守恒，应满足

2;请指出可能造成本实验误差的原因（至少两条）

【答案】—（2MT〃）g=（4W+〃?）4（篝心空气阻力，

tr4M+m

手机测量时间有误差，高度测量有误差等

【详解】（3）[1]物块B从静止开始做句变逑直线运动，有壮齐计算得到

物块B落地时速度八,

[2]则物块A此时的速度为若系统机械能守恒，有

Mgh-=-Mv*2+-mf-v将丫=次代入并整理得物块A、B组成系统机械能守

222,\2/I

恒应满足的表达式为（2M-g=（4M+m）与

（4）[3]由表达式（2M-〃?）g=（4M+〃?）4•整理可得世二位产则有

t4M+m

K—

4M+m

[4]可能造成本实验误差的原因是空气阻力，手机测量时间有误差，高度测

量有误差等。

4.（2023•全国•模拟预测）某同学用图甲的装置脸证机械能守恒定律。

大小相同、质量不同的两小球A、B分别固定在轻杆两端，轻杆可绕固定于

杆上三等分点的光滑水平轴。在竖直面内转动，转轴正下方有一光电门计

时器，小球通过计时器时其球心恰好与光电门等高。已知当地的重力加速

第16页共29页

度为g。现将轻杆拉至如图甲所示的水平位置并由静止释放，当A球第一次

通过光电门时，计时器显示的遮光时间为A/=OOs。回答下列问题：

[1^

甲

(1)用游标卡尺测量小球的直径时如图乙所示，则小球的直径公

12345678910

乙

(2)小球A经过光电门时速度xm/s(保留三位有效数字)

(3)若两小球A、B球心间的距离为L,小球A的质量是小球B质量的〃倍

当改变L,则得到不同的加，作出如图丙所示的图像。只要该图

像斜率k=,即可说明此过程中A、B构成的系统机械能守恒(用

已知量和测量量的符号表示)

3/（4〃+1）

【答案】

8g⑵?-1）

【详解】(1)[1]根据题意，由图乙可知，游标为50分度，且第25个小格与

主尺对齐，由游标卡尺读数规律可得，该读数为

第17页共29页

一49

d—47mm—25x—mm—22.50mm—2.250cm

50

(2)[2]利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度可得,

小球A经过最低点的速度为

v=—=2.25m/s

A/

2LL1,13丫

⑶根据题意，若系统机械能守恒，则有nmg•--ing-y=-nmv~+―—I将T

代入，整理可得

入希笔*即图像5亲的斜率为人第乎即可说明此过程中A、B

构成的系统机械能守恒。

5.(2023•湖南长沙•雅礼中学校考二模)某兴趣小组用频闪摄影的方法

验证机械能守恒定律，实验中将一钢球从与课桌表面等高处的。点自由释

放，在频闪仪拍摄的照片上记录了钢球在下落过程中各个时刻的位置，拍

到整个下落过程的频闪照片如图所示。

(1)若已知频闪仪的闪光频率为尸，重力加速度为g,再结合图中所给下

落高度的符号，为验证从0点到4点过程中纲球的机械能守恒成立，需验

证的关系式为：2gs7=o

第18页共29页

(2)关于该实脸，下列说法正确的是o

A.实验开始时，先释放钢球再打开频闪仪

B.也可以用片=2叫计算出力点的速度，并用来验证机械能守恒

C.若已知闪光频率兀该实验方案也可以测出当地重力加速度g的数值

(3)结合实际的实验场景，请估算闪光频率尸应为(g取10

m/s2)o

A.1HzB.5Hz

C.20Hz

D.100Hz

【答案】CC

【详解】(1)[1]4点的速度为匕=号="迎据需要验证的原理公式为

加刎

可得需要验证的关系式为2gs7=；尸(4-%)2

(2)[2]A.实验开始时，应先打开频闪仪再释放钢球，故A错误；

B.用4=2g/计算出力点的速度等效于已经确定钢球下落过程中机械能守恒

了，再去验证将无意义，在本实验中4点的速度需用平均速度法求出，故

B错误；

C.若已知闪光频率兀运用逐差法通过该实验方案可以测出当地重力加速

度g的教值，故C正确。故选C。

(3)[3]课桌表面到地面的高度约为0.8m,小球做自由落体运动，从图中

可知经过8次闪光到达地面,故有权X(87f=0.8m解得7=0.05s即/=120取

故选C。

6.(2023•黑龙江哈尔滨•哈九中校考三模)小华同学利用图甲所示实验

第19页共29页

等

________________________________I

装置来脸证机械能守恒定律。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、

铁球、刻度尺、钢尺等。实验操作步骤如下：

振幅(4)

1.651.852.052.25时间⑸

图甲图乙

a.将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差

/z=76.(X)cm

b.将质量为勿的铁球放在钢尺末端，保持静止状态

C.将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”(声音传感器)项目

d.迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落

e.传感器记录声音振幅随时间的变化曲线

(1)声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标

分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻,则铁球下落的时间间隔t=S

(2)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：)侬=(用切、

h、七表示)。

(3)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果

(选填“有”或“没有”)影响。

(4)小明同学认为应将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间。你认

为哪位同学的时间测量结果更准确，请简要说明理由O

(5)若已知铁球质量为100g,g=9.80n海，则下落过程中减小的重力势能△综=

第20页共29页

J,增加的功能A4=J(结果保留三位有效数字)。

AE—A7?

相对误差〃=葭200%=%<5%,(结果保留一位有效数字)。据

此可以得到的实险结论：在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机

械能守恒。

【答案】0.4s3〃杵J没有小明，因为将手机放在钢

尺与地板间的中点附近测量时间，两次手机接收声音滞后的时间几乎相等，

时间间隔测量更准确0.7450.7223

【详解】(1)[1]由图可知，时间间隔为r=2.05sT.65s=0.40s

(2)[2]铁球下落过程中，设下落时间为t,落地速度为乙根据公式人等/

可得V号

小球增加的动能为阳=g心=；，吟)2下落过程中减小的重力势能叫=mgh

若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式《吟2

(3)[3]小球在竖直方向上做自由落体运动，小球下落的时间由高度决定，

若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，不会影响小球的落地时

间，故对实验测量结果没有影响；

(4)[4]小明，因为将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间，两次

手机接收声音滞后的时间几乎相等，时间间隔测量更准确：

(5)[5]下落过程中减小的重力势能破=〃辿=100x10-x9.8x76x102J«0.745J

[6]增加的动能AEk=L〃(竺)2,x100X10-3x(2x76x10j?J%0722j

2f20・^10

[7]相对误差〃=△耳一，"x1(X)%=S745-8722

L'」eJ欢左/△40.745x1(K)%03%

7.(2023•河北衡水,校联考二模)某实验小组同学利用如图甲所示的实

第21页共29页

脸装置脸证机械能守恒定律.调节木板的倾角，使小车在未悬挂硅码盘时

能拖着纸带沿木板向下匀速运动，之后将小车固定在靠近打点计时器处，

在动滑轮上悬挂硅码盘和硅码，接通打点计时器电源并释放小车，打点计

时器打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器所接电源的频率/=50HZ,释

放小车的瞬间打点计时器打出的点记为“0”，之后的点依此记为“1”、

“2”、“3”、....，“0”与“120”两点间的距离记为£,“119”与“121”

两点间的距离记为Ax,两滑轮、细绳及纸带的质量均不计，回答下列问题：

打点计时器小车3、\\\

01234119120121>

:L

破码盘

甲和砧码乙

(1)打点计时器打记为“120”的点时小车的速度大小匕20=.

(2)段■码盘和硅码的总质量为加，小车的质量为K当地重力加速度大小

为g,若叫入成立，则验证了系统的机械能守恒。(均用题中所

给字母表示)

(3)测得Ar=5.12cm,L=153.55cm,,〃=0.10kg,M=0.90kg,若此过程机械能守

2

恒，则当地的重力加速度大小g=m/so(结果保留两位小数)

【答案】手〃矿YE-+必,3)-9.87/9.86

2164

【详解】(1)[1]中间时刻的瞬时速度等于此过程中的平均速度，所以

3

V120=

(2)[2]若此过程机械能守恒，则有何《=与手『整理得

第22页共29页

,，，/2（M1叱3）2

mgL=——+------

164

⑶[3]根据牛顿运动定律有〃*-27=吗，T=Ma,^=2〃将Ar=5.12cm、

L=153.55cm、m=0.10kg、M=0.9（）kg代入解得g=9.87m/s2

8.（2023•浙江•校联考三模）（1）某研究小组利用DIS实验装置验证机

械能守恒定律。如图1,内置有光电门的重锤通过轻杆与转轴0相连，重

锤通过遮光片时可记录遮光时间。实验时，重锤从"点由静止释放，依次

记录其通过每个速光片所对应的时间to用刻度尺测出每个遮光片距最低

点人的竖直高度为九重锤质量为勿，重力加速度为g。

图1图2图3

①实脸前，用游标卡尺测量遮光片的宽度&其示数如图2,则

*mm.

②若以最低点〃为零势能面，选用字母勿、h、d、t、g表示物理量，则经

过某个遮光片时，重锤的重力势能弓=,动能且=；

对比通过各遮光片处重锤的机械能E（E=「+切是否相等，可判断机械能守

恒与否。

③为了更直观的处理数据，研究小组绘制了重锤摆下过程中动能、重力势

能及机械能随高度变化的图像如图3所示，其中重力势能综的图线应为

（选填，”8”或"C”）；仔细比对数据发现，重锤摆下过程

中，重力势能减少量动能增加量（选填“大干”或“小干”）c

第23页共29页

【答案】2.4，则吧B大于

2r

【详解】①[1]由图2可知，游标卡尺的主尺读数为2mm,游标尺的第4条

刻度线与主尺上某刻度线对齐，读数为0.1X4mm=0.4mm,因此则有

ofc2mm+0.4mm=2.4mm

②[2]若以最低点/V为零势能面，则经过某个遮光片时，重锤的重力势能

Ep=mgh

[3]重锤经过某遮光片时的速度大小则经过某遮光片时重锤的动能

2

.121d2md

E.=—mv~=—m—=——

k22t22产

③[4]由于重锤重力势能稣二侬力可知的图像应是经过原点的倾斜直线,

因此综的图线应为Bo

[5]图线彳应是重锤摆下过程中机械能随高度变化的图像，可知重锤摆下过

程中机械能逐渐减小，则有重锤摆下过程中，重力势能减少量大于动能增

加量。

■真题实战演练____________________

9.（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。

第24页共29页

(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中•不••必要的步骤是:

①在导轨上选择两个迨当的位置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加；

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/;

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的时间为、

⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度九、生；

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"时，游标卡尺的示数如图所示，则〃=

mm；某次实脸中，测得g=lL60ms,则滑块通过光电门I的瞬

时速度匕=m/s(保留3位有效数字)；

0123主尺

IIIllIIIIIIIIIIIIII1.1IIIIIIIIII

01020册标

第25页共29页

(3)在误差允许范围内，若々-4=(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㈤，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：o

/,\2z,\2

1d1d

【答案】②④5.000