验证机械能守恒定律实验练习题
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。
2020届高三高考二轮复习专项练习实验：验证机械能守恒定律(PDF版)
2020届高三高考二轮复习专项练习实验：验证机械能守恒定律一、实验题1．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 处从静止释放,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__________．（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t 0、H 0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．2．某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
B 处固定着一光电门，带有宽度为d 的遮光条的滑块，其总质量为M ，质量为:的钩码通过细线与滑块连接。
现将滑块从A 处由静止释放，遮光条经过光电门时的挡光时间为t ，已知A 、B 之间的距离为L ，重力加速度为g 。
(1)某同学用螺旋测微器测遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则d =_______mm 。
(2)调整光电门的位置，使滑块通过B 点时钩码没有落地，则滑块由A 点运动到B 点的过程中，系统重力势能的减少量为p E ∆=_____，系统动能的增加量为k E ∆=_______。
比较p E ∆和k E ∆,若在实验误差允许的范围内相等，即可认为系统机械能守恒（以上结果均用题中所给字母表示）。
3．某实验小组设计了如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，其主要步骤如下：（1）物块P、Q用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，P底端固定了一竖直宽度为d的轻质遮光条。
托住P，使系统处于静止状态（如图所示），用刻度尺测出遮光条所在位置A与固定在铁架台上的光电门B之间的高度h。
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。
第四章 6 实验：验证机械能守恒定律
6 实验：验证机械能守恒定律1．(2022·浙江省高一期中)(1)某学校使用的是电磁打点计时器，则该打点计时器要接下面的________(填“A ”或“B ”)电源．(2)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，你认为没有必要进行的或者错误的步骤是________．A ．按照图示的装置安装器件B ．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上C ．用天平测量出重物的质量D ．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关E ．选择一条纸带，用刻度尺测出重物从起始点O (此时重物的速度为零)下落的高度h 1、h 2、h 3、…、h n ，计算出对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3、…、v nF ．分别算出12m v i 2和mgh i (i ＝1,2,3，…，n )，在实验误差允许范围内看是否相等． 2．(2022·江苏省扬州中学高一期中)某实验小组用重物下落验证机械能守恒定律．(1)下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，操作最合理的是________．(2)选出一条清晰的纸带如图所示，O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在A和B、B和C之间还各有一个计时点，重物的质量m＝0.2 kg.打点计时器工作频率f ＝50 Hz，当地的重力加速度g＝9.8 m/s2，从打下O到打下B点过程中重物动能增加量ΔE k ＝________ J，重力势能减少量ΔE p＝______ J．(结果均保留三位有效数字)(3)实验中发现重物增加的动能ΔE k小于减少的重力势能ΔE p，产生系统误差的原因可能是________________________________________________________(至少写出一条主要原因)．3．某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．(1)安装打点计时器时，纸带的两个限位孔必须处在同一________线上．(2)接通电源，让打点计时器正常工作后，松开________．(3)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远处依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3….量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如下表：代表符号v1v2v3v4v5v6数值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78表中有一数据有较大误差，代表符号为______．(4)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作出v2－h图像，如图乙所示，若得到的直线斜率为k，则可测出重力加速度g＝______.与真实值相比，测出的g值________(选填“偏小”或“偏大”)．4.如图所示，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，用毫米刻度尺测得相邻两个时刻小球上升的高度分别为h1＝26.3 cm，h2＝23.68 cm，h3＝21.16 cm，h4＝18.66 cm，h5＝16.04 cm，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示(当地重力加速度g＝9.80 m/s2，小球质量m＝0.10 kg)：时刻t2t3t4t5速度(m/s) 4.48 3.98 3.47(1)上面测量高度得到的五个数据中不符合有效数字读数要求的是______段，应记作______cm.(2)由频闪照片上的数据计算t2时刻小球的速度v2＝________ m/s.(计算结果保留三位有效数字)(3)从t2到t5时间内，重力势能增加量ΔE p＝________ J，动能减少量ΔE k＝________ J．(计算结果均保留三位有效数字)(4)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．由上述计算所得ΔE p________(选填“>”“<”或“＝”)ΔE k，造成这种结果的主要原因是___________．5．(2022·江苏省金湖中学高一期中)某研究小组用如图甲所示的实验装置“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10 g的砝码B．质量为200 g的木球C．质量为50 g的塑料球D．质量为200 g的铁球(2)根据图乙所示纸带上的测量数据，根据(1)选择的重物可知打B点时重物的动能为E k＝________ J，已知O为初始速度为零的点，则OB段重力势能的减少量为E p＝________ J．E p 不完全等于E k的原因是__________________________________________________．(g＝10 m/s2，打点计时器频率为50 Hz，计算结果均保留三位有效数字)(3)研究小组的同学反思所做的实验后发现误差较大，操作也不方便，于是在老师的指导下利用如图丙所示的DIS实验装置对验证机械能守恒定律实验进行改进．a．如图丁所示，主要由光电门与轻质摆杆组成单摆绕O点转动，实验时，质量为m的光电门从M点由静止下摆，依次经过6个宽度为d的遮光片，光电门摆至左边海绵止动阀处被卡住不再回摆，忽略光电门的大小对实验的影响．已知摆长为L，当摆杆与竖直方向的夹角为θ(θ小于90°)时，光电门经过遮光片的时间为Δt，以圆弧最低点N所在平面为零势能面，则光电门的重力势能E p＝________________，动能E k＝________，(均选用字母m、L、θ、d、Δt、g表示)然后对比不同遮光片处重力势能和动能之和是否相等．b．实验结束后，得到了下表所示的实验数据，其中重力势能随高度变化的图像应该是________(选填“A”“B”或“C”)6．(2022·湖南省高一期中)小华用图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．已知重物A (含挡光片)、B 的质量分别为m A 和m B (m B >m A )，挡光片的宽度为d ，重力加速度为g .按下列实验步骤操作．①按图甲装配好定滑轮和光电门②A 、B 用绳连接后跨放在定滑轮上，用手托住B③测量挡光片中心到光电门中心的竖直距离h④先接通光电门的电源，后释放B⑤记录挡光片经过光电门的时间Δt(1)挡光片通过光电门时的速度为v ＝________(用题中的物理量表示)．(2)如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为____________________(用题中的物理量表示)．(3)小华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Δt ，作出图像如图乙所示，测得图线的斜率为k ，则m A m B＝____________(用k 表示)． (4)本实验中通过计算得到挡光片通过光电门的速度________(选填“小于”“大于”或“等于”)其真实速度．。
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______。
(完整版)机械能守恒定律练习题及其答案
机械能守恒定律专题练习姓名：分数：专项练习题第一类问题：双物体系统的机械能守恒问题例1. （2007·江苏南京）如图所示，A 物体用板托着，位于离地面处，轻质细绳通过光滑定滑轮与A、B相连，绳子处于绷直状态，已知A 物体质量，B 物体质量，现将板抽走，A将拉动B上升，设A与地面碰后不反弹，B上升过程中不会碰到定滑轮，问：B 物体在上升过程中离地的最大高度为多大？（取）（例1）（例2）例2. 如图所示，质量分别为2m、m的两个物体A、B可视为质点，用轻质细线连接跨过光滑圆柱体，B着地A恰好与圆心等高，若无初速度地释放，则B上升的最大高度为多少？第二类问题：单一物体的机械能守恒问题例3. （2005年北京卷）是竖直平面内的四分之一圆弧形轨道，在下端B点与水平直轨道相切，如图所示，一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑，已知圆轨道半径，不计各处摩擦，求：为R，小球的质量为m（1）小球运动到B点时的动能；（2）小球下滑到距水平轨道的高度为R时速度的大小和方向；（3）小球经过圆弧形轨道的B点和水平轨道的C点时，所受轨道支持力各是多大。
例4. （2007·南昌调考）如图所示，O点离地面高度为H，以O点为圆心，制作点等高的圆弧最高点滚下后水平抛出，试求：四分之一光滑圆弧轨道，小球从与O（1）小球落地点到O点的水平距离；（2）要使这一距离最大，R应满足何条件？最大距离为多少？第三类问题：机械能守恒与圆周运动的综合问题例5. 把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示），摆长为l ，最大偏角为，小球运动到最低位置时的速度是多大？（例5）（例6）例6. （2005·沙市）如图所示，用一根长为L 的细绳，一端固定在天花板上的O点，另一端系一小球A ，在O 点的正下方钉一钉子B ，当质量为m 的小球由水平位置静止释放后，小球运动到最低点时，细线遇到钉子B ，小球开始以B 为圆心做圆周运动，恰能过B 点正上方C ，求OB 的距离。
高中物理必修二 7.9实验验证机械能守恒定律实验专题同步强化训练习题集
实验验证机械能守恒定律实验专题同步强化训练习题集【典题训练】1．利用重物竖直下落来验证机械能守恒定律的实验中。
（已知重力加速度为g）（1）除铁架台、夹子、低压交流电源、复写纸、纸带和重物外，还需要选用的器材有，其编号为____。
A．天平B．秒表C．毫米刻度尺D．重锤线E．电磁打点计时器（2）打点计时器的安装放置要求为；开始打点计时的时候，应先___ _，然后_______________。
（3）计算时对所选用的纸带要求是______________（4）实验中产生系统误差的原因是___________ ，使重物获得的动能往往_________。
为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择________ 。
（5）如果以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v2-h图线是________ ___，该线的斜率等于_______________。
2．下面给出了“验证机械能守恒定律”实验的一些步骤，请选出需要的步骤按正确的步骤顺序排列。
A．用天平测出重物的质量B．将重物系在夹子上C．将纸带穿过打点计时器的两个限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器D．把打点计时器接在电源上E．打点计时器固定在桌边的铁架台上，使打点计时器的底板竖直，两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据G．接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带，完成一次打点过程后，关闭电源H．在几条纸带中选出合适的一条纸带，第一、第二两点间的间距最接近2mm且点迹清晰的一条纸带I．更换纸带，重新进行几次实验J．进行计算，得出结论，完成实验报告K．切断电源，拆下导线，整理器材L．用刻度尺测量重物起始位置距地面的高度M．用秒表测量重物下落的时间以上步骤，合理的步骤顺序是。
3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。
如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，0为第一个点，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)。
机械能守恒练习题
机械能守恒练习题一、选择题1. 机械能守恒的条件是（）A. 物体只受重力作用B. 物体只受重力和弹簧弹力作用C. 物体只受重力和摩擦力作用D. 物体只受重力和电场力作用2. 在机械能守恒的情况下，下列哪个说法是正确的？（）A. 物体的动能和势能之和不变B. 物体的动能和势能之和可以变化C. 物体的动能保持不变D. 物体的势能保持不变3. 一个物体从高处自由落下，不考虑空气阻力，其机械能（）A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少4. 一个物体在水平面上做匀速直线运动，其机械能（）A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 无法确定5. 一个物体在竖直方向上做匀速直线运动，其机械能（）A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 无法确定二、填空题6. 当物体只受重力作用时，其______能守恒。
7. 机械能守恒定律表明，在没有非保守力做功的情况下，物体的______能和______能之和保持不变。
8. 一个物体从静止开始自由下落，其动能逐渐______，而势能逐渐______。
9. 在机械能守恒的情况下，物体的总机械能等于______。
10. 机械能守恒定律适用于______系统。
三、简答题11. 解释为什么在没有摩擦力的情况下，一个物体在斜面上下滑时，其机械能守恒。
12. 描述一个实验来验证机械能守恒定律，并说明实验步骤和预期结果。
四、计算题13. 一个质量为2kg的物体从10米高处自由落下，忽略空气阻力。
求物体落地时的速度和动能。
五、论述题14. 论述机械能守恒定律在实际应用中的重要性，并给出两个不同领域的应用实例。
六、实验设计题15. 设计一个实验来探究在不同质量的物体从同一高度自由落下时，机械能守恒的情况。
描述实验步骤、所需器材及预期结果。
七、判断题16. 在机械能守恒的情况下，物体的势能转化为动能，但总机械能保持不变。
（）17. 一个物体在竖直方向上做匀速直线运动时，其机械能不守恒。
高考实验专题：验证机械能守恒定律
2020高考实验专题：验证机械能守恒定律（含答案）1.(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法正确的是( )A．选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C．不需要称量重物的质量D．必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g答案AC1.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：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。
回答下列问题：(1)(多选)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________。
(填选项字母)A．米尺B．秒表C．0～12 V的直流电源D．0～12 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有________________________________________________________________________(答出两个原因)。
答案(1)AD (2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差2.用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)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________。
(填选项字母，下同)A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(2)(多选)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，还必须使用的两种器材是________。
A．交流电源B．刻度尺C．天平(含砝码)(3)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，重物的重力势能变化量ΔE p＝________，动能变化量ΔE k＝______________。
实验验证机械能守恒定律练习含答案
第七章 9 实验 验证机械能守恒定律❶(多选)[2018·福建上杭一中月考] 在验证机械能守恒定律的实验中,要验证的是重锤重力势能的减少量等于它动能的增加量,以下步骤中仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余或错误的是 ( )A .用天平称出重锤的质量B .把电磁打点计时器固定在铁架台上,并用导线把它和低压交流电源连接起来C .把纸带的一端固定在重锤上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重锤提升到一定的高度D .接通电源,释放纸带E .用秒表测出重锤下落的时间❷在“验证机械能守恒定律”的实验中,由于打点计时器两个限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,产生的结果是 ( )A .mgh>12mv 2B .mgh<12mv 2C .mgh=12mv 2D .以上都有可能❸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,用导线连接到交流电源上B .将连有重物的纸带穿过限位孔,将纸带和重物提升到一定高度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❹[2018·北京丰台期中] 如图7-9-1甲所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带由静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律.图7-9-1(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,此外还需要的器材有 (填选项前的字母). A .直流电源 B .交流电源C.天平及砝码D.刻度尺(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器打点周期为0.02 s,自由下落的重物质量为1 kg,打出一条理想的纸带,数据如图乙所示,单位是cm,g取9.8 m/s2,O、A之间有多个点没画出,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B点的过程中,重物重力势能的减少量ΔE p= J,此过程中重物动能的增加量ΔE k= J.(均保留两位有效数字)❺[2018·江西上饶一中期中]用如图7-9-2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与圆环间的高度差为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.图7-9-2(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刚穿过圆环时的速度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.❻[2018·石家庄一中月考]小明同学利用如图7-9-3甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中红外线发射器、接收器可记录小球的挡光时间.小明同学进行了如下操作:图7-9-3(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示,则小球的直径为mm.(2)该小球质量为m,直径为d.现使小球从红外线的正上方高度为h处自由下落,记录小球挡光时间t,已知重力加速度为g,则小球下落过程中动能增加量的表达式为ΔE k= ,重力势能减少量的表达式为ΔE p= .(用所给字母表示)(3)改变小球下落的高度h,多次重复实验,发现小球动能的增加量总是小于重力势能的减少量,你认为可能的原因是(至少写出一条).❼如图7-9-4所示,某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两个光电门计时器A和B验证质量为M的滑块(含遮光条)和质量为m的钩码组成的系统机械能守恒.已知遮光条的宽度为d,先后通过A、B光电门的时间分别为Δt1、Δt2,光电门A、B之间的距离为s.滑块运动通过光电门B时,钩码未落地.(重力加速度为g)图7-9-4(1)实验中需要用到的器材有(填选项前的字母).A.天平B.刻度尺C.打点计时器D.秒表E.测力计(2)滑块先后通过A、B两个光电门时的瞬时速度的表达式为v1= ,v2= .(用题中给定字母表示)(3)验证本系统机械能守恒的原理表达式为(用已知量和能直接测量的量表示).(4)下列情况下可能增大实验误差的是(填选项前的字母).A.气垫导轨未调水平B.滑块质量M和钩码质量m不满足m≪MC.遮光条宽度太小D.两光电门间距过小❽某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.(1)如图7-9-5甲所示,将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表.由数据算得劲度系数k= N/m.(g取9.80 m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66(2)取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图乙所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小.(3)用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v.释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为.(4)重复(3)中的操作,得到v与x的关系如图丙所示.由图可知,v与x成关系.由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的成正比.甲乙丙图7-9-5❾[2017·哈尔滨六中期末]某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时,提出了如图7-9-6所示的甲、乙两种方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验.图7-9-6(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是,理由是.(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图7-9-7所示,相邻两点之间的时间间隔为0.02 s,请根据纸带计算出B点对应的速度大小为m/s.(结果保留三位有效数字)图7-9-7图7-9-8(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度,作出v2-h图线如图7-9-8所示,请根据图线计算出当地的重力加速度g= m/s2.(结果保留两位有效数字)9实验:验证机械能守恒定律1.AE[解析]在数据处理中,质量m可以约去,故质量不需要测量,只需验证gh=v 22即可,因此A是多余的;在本实验中由于采用了打点计时器,故不需要秒表,因此E是多余的.2.A[解析]减少的重力势能大部分转化为动能,少部分用来克服阻力做功,因此重力势能的减少量大于动能的增加量,A正确.3.C[解析]在使用打点计时器时,应先接通电源后释放纸带,C错误.4.(1)BD(2)0.980.490.48[解析] (1)打点计时器使用交流电源;实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等,质量可以约去,不需要用天平测量质量;需要用刻度尺测量点迹的距离,从而求解瞬时速度和下降的高度.(2)打下B 点时重物的瞬时速度v B =x AC 2T=(7.06-3.14)×10-20.04 m/s =0.98 m/s ,则重物重力势能的减少量ΔE p =mgx OB =1×9.8×5.01×10-2J =0.49 J ,动能的增加量ΔE k =12m v B 2=12×1×0.982J =0.48 J .5.(1)d t (2)mgh=12(2M+m )v 2(3)天平[解析] (1)金属片C 被搁置在圆环上后,物体A 、B 将做匀速直线运动,故物体B 刚穿过圆环后的速度v=dt.(2)系统重力势能的减少量为mgh ,系统动能的增加量为12(2M+m )v 2,实验中验证了等式mgh=12(2M+m )v 2,即可验证机械能守恒定律.(3)实验中还需要通过天平测量A 、B 、C 的质量.6.(1)18.306(18.304~18.307均可) (2)12m (d t)2mgh (3)阻力做负功[解析] (1)螺旋测微器的固定刻度为18.0 mm ,可动刻度为30.6×0.01 mm =0.306 mm ,所以最终读数为18.0 mm +0.306 mm =18.306 mm .(2)已知挡光的时间,可以由平均速度表示经过红外线时的速度,所以v=dt ,则小球下落过程中动能增加量的表达式为ΔE k =12m (d t )2,重力势能减少量的表达式为ΔE p =mgh.(3)根据能量守恒定律分析,重力势能的减少量ΔE p 往往大于动能的增加量ΔE k 的原因是阻力做负功.7.(1)AB (2)dΔt 1d Δt 2(3)mgs=12(M +m )[(dΔt 2)2-(dΔt 1)2] (4)AD [解析] (1)对于钩码和滑块(含遮光条)组成的系统,有mgs=12(M +m )(v 22-v 12),需要用天平测量质量M 和m ,用刻度尺测量两个光电门之间的距离s ,所以实验中需要用到的器材有A 、B .(3)由mgs=12(M+m )v 22-12(M+m )v 12,其中v 1=d Δt 1,v 2=dΔt 2,可知验证本系统机械能守恒的原理表达式为mgs=12(M+m )[(dΔt 2)2-(dΔt 1)2].(4)气垫导轨未调水平、两光电门间距过小、遮光条宽度太大等都可能增大实验误差.8.(1)50 (2)相等 (3)滑块的动能 (4)正比 压缩量的二次方[解析] (1)根据F 1=m 1g=k Δx 1,F 2=m 2g=k Δx 2,有m 1g-m 2g=k Δx 1-k Δx 2,则k=0.490.009 9N/m =49.5 N/m ,同理可以求得k'=0.490.009 7 N/m =50.5 N/m ,则劲度系数为k =k+k'2=50 N/m .(2)滑块离开弹簧后做匀速直线运动,故滑块通过两个光电门时的速度相等.(3)在该过程中弹簧的弹性势能转化为滑块的动能.(4)图线是过原点的倾斜直线,所以v 与x 成正比;弹性势能转化为动能,即E 弹=12mv 2,即弹性势能与速度的二次方成正比,则弹性势能与弹簧的压缩量的二次方成正比.9.(1)甲 乙方案存在较大摩擦阻力 (2)1.37 (3)10[解析] (1)方案乙验证小车下滑过程减少的重力势能与增加的动能是否相等,因小车下滑过程受较大的摩擦力作用,实验误差较大,因此选用方案甲.(2)v B =x AC2T =(12.40-6.93)×10-2 m2×0.02s=1.37 m/s .(3)验证表达式为mgh=12mv 2,即v 2=2gh ,图像斜率k=4.0m 2/s 20.20m=20 m/s 2=2g ,则当地的重力加速度g=10 m/s 2.。
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1、（9分）某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步
骤是：
①按图（a ）摆好实验装置，其中小车质量M=0.20kg ，钩码总质量m=0．05kg ． ②释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源频率为f =50Hz ），打出一条纸带．
③他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图（b ）所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为10.41d m =，20.055d m =，30.167d m =，40.256d m =，50.360d m =，60.480d m =…，他把钩码重力（当地重力加速度g=10m/s 2）作为小车所受合力， 算出打下0点到打下第5点合力做功．W= J （结果保留三位有效数字）， 用正确的公式k E = （用相关数据前字母列式）把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得0.125k E J =．
④此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大。
通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是 ．
A ．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
B ．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
C ．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小
D ．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 2． 用如图a 所示的装置“验证机械能守恒定律”
①下列物理量需要测量的是________、通过计算得到的是_______（填写代号）
A ．重锤质量
B ．重力加速度
C ．重锤下落的高度
D ．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②设重锤质量为m 、打点计时器的打点周期为T 、重力加速度为g ．图b 是实验得到的一条纸带，A 、B 、C 、D 、E 为相邻的连续点．根据测得的s 1、s 2、s 3、s 4写出重物由B 点到D 点势能减少量的表达式__________，动能增量的表达式__________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是__________（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．
a b 1s A
2s 3
s 4
s C B D E 图（a ） 图（b ）
6 5 4 3 2 1 0
3、（6分）验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。
①安装打点计时器时，应使打点计时器的平面处在______平面内，且两个纸带限位孔的连线处在____________方向上。
②图乙为实验所得的一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰、连续的3个点A 、B 、C ，测出A 、B 、C 与起始点O 之间的距离分别为h 1，h 2，h 3。
已知打点周期为T ，当地重力加速度为g 。
甲、乙两同学分别用表达式)4(T g v B =、T h h v B 2)(13-=来计算B 的速度。
那么，其中______同学的计算方法更符合实验的要求。
③本实验中产生系统误差的主要原因是__________________。
4、用如图实验装置验证m 1 、m 2组成的系统机械能守恒。
m 2从高处由静止开始下落，m 1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。
下图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（图中未标出），计数点间的距离如图所示。
已知m 1= 50g 、m 2=150g ，则（g 取10m/s 2，结果保留两位有效数字） ①在纸带上打下记数点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△E P = J ，由此得出的结论是 ；
③若某同学作出h v -221图像如图，则当地的实际重力加速度g = m/s 2。
图甲 图乙。