2019人教版必修第二册第八章5实验：验证机械能守恒定律基础巩固拓展练习（word版含答案）

2019人教版必修第二册 第八章 5 实验：验证机械能守恒定律 基础巩固 拓展练习
一、多选题
1．下列实验中，需要平衡摩擦力的是（　　）
A．探究小车速度随时间变化的规律
B．验证机械能守恒定律
C． 探究功与速度变化的关系
D．探究加速度与力、质量的关系
2．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．重物应选用密大的物体
B．两个限位孔应在同一竖直线上
C．打点计时器应接低压直流电源
D．应先释放纸带，后接通电源
二、单选题
3．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．先释放纸带，后接通电源
B．用天平测量重物质量，用秒表测量重物下落时间
C．重物动能的增加量一定大于重力势能的减小量
D．打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上
4．在“探究用电火花打点计时器验证机械能守恒定律”实验中，需要下列器材中的是（　　）
①．天平 ②．纸带 ③．秒表 ④．刻度尺
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
5．利用自由落体运动验证机械能守恒定律时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度．某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，正确的是（　　）
A．用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间，通过计算出瞬时速度
B．用刻度尺测出物体下落的高度，并通过计算出瞬时速度
C．根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，测算出某点的瞬时速度，并通过计算出物体下落至该点的高度
D．用刻度尺测出物体下落至某点的高度，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，测算出该点的瞬时速度
三、实验题
6．利用铁质小圆柱的摆动“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定在O点，在小圆柱轨迹最低点附近放置光电门。将轻绳拉至水平后由静止释放，光电门测出小圆柱经过光电门的挡光时间为Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径为d。则：
（1）小圆柱经过光电门时的速度v=___________；
（2）测出悬点到圆柱重心的距离l，用d表示圆柱的直径。改变l，多次操作，测出l及相应的挡光时间Δt。以___________为纵轴、为横轴，利用测得的数据描点连线，若得到的图像是过原点的直线，则可验证机械能守恒定律；若测得该图像的斜率为k，则当地的重力加速度大小为___________。
7．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图1所示，提供的器材如下：铁架台、电火花打点计时器、电磁打点计时器、电源、纸带、刻度尺、重锤、夹子。
(1)为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选用_____（选填“电磁”或“电火花”）打点计时器，它应接_____（选填“直”或“交”）流电源；
(2)通过研究重物自由下落过程增加的_____与减少的重力势能的关系，从而验证机械能守恒定律；
(3)正确操作得到的纸带如图2所示，O点对应重物运动的初始位置，从合适位置开始选取的三个连续点A、B、C到O点的距离如图，已知重物的质量为m，重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。则从打下O点到B点的过程中，重物减少的重力势能为_____，在打点B时，纸带的速度为_____。
8．在《验证机械能守恒定律》的实验中，电源频率是50Hz，重物的质量是0.1kg，某同学选了一条理想纸带，各记数点到O点的距离已记录在各记数点下。如图所示，O点是打的第一个点，1、2、3间都还有3个计时点。请由纸带求出重物下落中由O到2的过程中，动能增加了_____J；重力势能减少多少_____J；由这些结果可得出_____结论，计算中g取9.8m/s2。（结果保留三位有效数字）
9．某同学设计了一个探究加速度a与所受合外力F及质量m的关系的实验，图甲为实验装置简图。（交流电的频率为50Hz）
(1)图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2（保留三位有效数字）；
(2)保持小盘及盘中砝码的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车的加速度a、小车质量m及对应的的数据如下表：
小车的加速度a/（m·s-2） 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车的质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
质量的倒数kg-1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
请在如下图所示的坐标纸中画出a—的图象____，并由图象求出小车的加速度a与质量的倒数之间的关系式是_____________。
10．在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量m为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm．g取9.8m/s2．
（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=__________m/s；
（2）从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量ΔEK=________J，重力势能减少量ΔEP=_________J．（结果保留两位有效数字）
（3）实验的结论是______________________________________________________．
11．利用图1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．天平
E．秒表
（2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为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＝______。
（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，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，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
（4）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，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的v2-h图像应该是下图中的______。
A、 B、 C、 D、
（5）对于上述的实验探究方法，有的同学认为：探究机械能守恒过程的起点必须选定在纸带开始运动时的起点，即O点。你同意这种看法吗？如果不同意，请根据图2所示的纸带，给出验证机械能守恒的方法。要求：①说明需要测量的物理量；②给出物理量应该满足的关系式______。
12．某实验小组用自由落体运动来做“验证机械能守恒定律”的实验。该小组同学选择所需的实验仪器后，安装好如图所示的实验装置进行实验（电源已有，未画出），用天平称量得到重锤质量m=0.3kg，已知打点计时器工作频率为50Hz。
(1) 指出图中操作或装置不合理的2 个地方__________
(2)该同学进行正确操作后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析， 如图所示。其中 O 点为起始点，A、B、C、D、E、F 为六个计时点。
①根据图上所得的数据，取图中O点到D点来验证机械能守恒定律， 求出D点重锤的速度vD___________m/s，动能增加量ΔEk=___________J。（结果均保留三位有效数字）
② 经计算发现O 点到D 点重力势能的减少量Ep 略大于动能增加量ΔEk，试说明原因___________。
(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，利用描点法作出的 v2-h 图像如图所示，则根据图像可以判断出重物下落过程中机械能守恒的依据是（______）
A．图像 v2 与 h 成正比
B．图像 v2-h 的斜率是否与 g 接近
C图像 v2-h 的斜率是否与 2g 接近
D．图像 v2-h 的斜率是否与 0.5g 接近
13．某实验小组成员用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。挡板A和光电门B安装在铁架台上，调整光电门的位置，使光电门刚好位于挡板的正下方，让小球贴着挡板自由下落，下落过程中经过光电门时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当地重力加速度为g。
(1)实验前先用游标卡尺测出小球的直径，示数如图乙所示，可知小球的直径D=__ cm。
(2)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量的物理量是____________。
A．小球的质量m
B．AB之间的距离H
C．小球从A到B的下落时间tAB
(3)要验证机械能守恒，只要验证表达式____________成立即可。
(4)实验中小钢球通过光电门的平均速度____________(选填“大于”或“小于”)小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。
14．为了验证某不规则形状的硬质框（上下边规则，左右边不规则）自由下落过程中上、下边经过光电门整个过程中机械能是否守恒，使用了如图甲所示的实验装置，已知不规则形状框是由密度较大、上下两边宽度均为L的均匀材料做成。某次实验中不规则形状框下边和上边先后经过光电门的挡光时间分别为Δt1和Δt2（下边和上边始终水平且在同一竖直平面内且很窄）。已知当地重力加速度为g。
（1）在测量不规则形状框上下边宽度L时，游标卡尺读数如图乙，则L=________mm；
（2）为达到本实验目的，还必须通过操作测量的物理量是________
A．用弹簧秤测出不规则形状框的重力mg
B．用秒表测出整个不规则形状框通过光电门经历的时间t
C．用毫米刻度尺测出刚释放时不规则形状框下边缘离光电门的距离d
D．用毫米刻度尺测出不规则形状框上、下边中心之间的距离x
（3）如果满足_____________(请用测量的物理量和已知量来表示)，则不规则形状框在自由下落的过程中机械能守恒。
15．小明同学想自己动手完成“验证机械能守恒定律”的实验，实验前，他需要选择仪器；
(1)对于实验仪器选择，下列说法中正确的是________；
A．选重锤时稍重一些的比轻的好
B．选重锤时体积大一些的比小的好
C．实验时要用秒表计时，以便计算速度
(2)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图（乙），读出、两点间距为________，点对应的速度________（保留三位有效数字）；
(3)若点对应的速度为，重物下落的高度为，当地重力加速度为，为完成实验，要比较与________的大小（用题给字母表示）。
16．某同学利用如图1所示的装置做“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________。
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)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、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．秒表
(3)图2是该同学某次实验得到的一条纸带，O点是重物开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为h1，O、B间距离为h2，O、C间距离为h3.已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重物质量为m。从重物开始下落到打点计时器打B点的过程中，重物动能的增加量为__________。
(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__________m/s2
17．采用重物自由下落的方法：验证“机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示：
(1)实验中，下面哪些测量工具是必需的______。
A．天平　　　B．交流电源　　　C．刻度尺　　　　　D．秒表
(2)实验室可供选择的重物有：A是质量为50g的塑料球，B是质量为300g的铁球，则本实验应选用_________（选填A或B）；
(3)实验中选取一条符合实验要求的纸带如乙图所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点，，计算B点瞬时速度时，甲同学用，乙同学用，其中所选方法正确的是______选填“甲”或“乙”同学；
(4)若实验中所用重物的质量为，打点计时器所用电源的频率为50Hz，正确操作得到的纸带如图乙所示，，则打点计时器在打B点时，重物的速度大小是______，此时重物的动能等于______J，从初始位置O到打下计数点B的过程中，重物的重力势能的减少量为______J；结果保留三位有效数字
(5)在数据处理中，发现重物减少的势能总是______选填“大于”、“等于”或“小于”重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是______。
18．在学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”中，为了研究势能与动能转化时的规律，需要按正确的实验步骤来完成．
(1)请按正确的实验顺序填写下列步骤：________．
①开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”，软件界面．
②卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接入数据采集器．
③摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处．
④把光电门传感器放在大标尺盘最底端约D点，并以此作为零势能点．A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的默认值．
⑤点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．
⑥依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据．
(2)在实验过程中，是否有重要的实验步骤遗漏？若有，请写出该步骤的内容：___________.
19．在《验证机械能守恒定律》的实验中
（1） 如果已有了铁架台、电磁打点计时器、导线若干、刻度尺、重物、夹子外，还需要的器材是_________和__________．
（2）打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.80m/s2、实验选用重锤质量为1.00kg，从所打纸带中选择一条合适的纸带如图4，此纸带头两点间的距离应接近________、 把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为32.91cm、38.15cm、43.78cm、49.80cm、 可知重物由0点运动到C点,重力势能的减少量等于________J，动能的增加量等于________ J(计算结果保留三位有效数字)、
20．如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．
(1)通过研究重物自由下落过程中增加的__________与减小的重力势能的关系，从而验证机械能守恒定律．
(2)实验中打点计时器应接__________ （选填“直流”或“交流”）电源．正确操作得到的纸带如图所示，O点对应重物做自由落体运动的初始位置，从合适位置开始选取的三个连续点 A、B、C 到O点的距离如图，已知重物的质量为m，重力加速度为g．则从打下 O点到B点的过程中，重物减少的重力势能为________．
21．某同学为验证机械能守恒定律设计了如图所示的实验，一钢球通过轻绳系在O点，由水平位置静止释放，用光电门测出小球经过某位置的时间，用刻度尺测出该位置与O点的高度差h。（已知重力加速度为g）
（1）为了完成实验还需测量的物理量有________（填正确答案标号）。
A．绳长l B．小球的质量m C．小球的直径d D．小球下落至光电门处的时间t
（2）正确测完需要的物理量后，验证机械能守恒定律的关系式是________________（用已知量和测量量的字母表示）。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．CD
【详解】
A．该实验实验目的是“探究小车速度随时间变化的规律”，只要小车能做匀变速直线运动即可，即使不平衡摩擦力，小车依然做匀变速直线运动，即摩擦力存在不影响实验结果，故A错误；
B．验证自由落体运动的机械能守恒，不涉及到平衡摩擦力问题，故B错误;
CD．探究加速度与力、质量的关系"和“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故CD正确。
故选CD。
2．AB
【详解】
A．实验供选择的重物应该是质量较大、体积较小的物体，这样能减少阻力的影响，故A正确；
B．两个限位孔应在同一竖直线上，这样能减少摩擦阻力的影响，故B正确；
C．打点计时器应接交流电源，故C错误；
D．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，等打点稳定后，再释放重锤，故D错误。
故选AB。
3．D
【详解】
A．必须先接通电源，后释放纸带，否则有一段纸带打不上点，甚至整条纸带都打不上点，A错误；
B. 不用天平测量重物质量，因为验证机械能守恒定律的表达式两侧都有质量；不用秒表测量重物下落时间，用打点计时器记录时间，B错误；
C. 由于重物下落过程中受到空气阻力而损失机械能，重物动能的增加量一定小于重力势能的减小量，C错误；
D. 为了减小纸带与打点计时器的摩擦，打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
打点计时器的工作电源是交流电源，在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度。纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表。重锤的质量可以不测，故需要用到纸带和刻度尺，不需要天平和秒表。
故选D。
5．D
【详解】
AB．由于空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力的作用，使得物体由静止开始自由下落的运动不是自由落体运动，而
都是自由落体运动的公式，AB错误；
CD．物体下落到某点时的瞬时速度，应根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度测算得到，而物体下落的高度是用刻度尺测量得到的，不是计算得到的，C错误，D正确。
故选D。
6．
【详解】
(1)[1]小圆柱经过光电门时的速度为
(2)[2]小圆柱下摆过程，据机械能守恒定律可得
整理得
应以为纵轴、为横轴。
[3]若测得该图像的斜率为k，则满足
解得当地的重力加速度大小为
7．电火花 交 动能
【详解】
(1)[1][2]为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选用电火花打点计时器，它应接交流电源；
(2)[3]通过研究重物自由下落过程增加的动能与减少的重力势能的关系，从而验证机械能守恒定律；
(3)[4][5]从打下O点到B点的过程中，重物减少的重力势能为mgh2；根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知在打点B时，纸带的速度为
8．0.271 0.275 在误差允许的范围内，重力势能的减小量等于动能的增加量，物体机械能守恒
【详解】
[1] 根据匀变速直线运动的推论得，计数点2的瞬时速度为
则动能的增加量为
[2] 重力势能的减小量为
[3] 在误差允许的范围内，重力势能的减小量等于动能的增加量，物体机械能守恒。
9．3.19
【详解】
(1)[1]由交流电的频率为50Hz可得，图乙中两相邻计数点的时间间隔
由逐差法得加速度为
(2)[2]应用描点法作出图象，图象如图所示
[3]由图线得所求关系式为
10．（1）0.98 （2）0.48 0.49 （3）在误差允许的范围内，物体在下落过程中机械守恒
【解析】
【详解】
（1）根据匀变速直线运动的特点可知，打下计数点 B的瞬时速度等于AC段的平均速度，即；
（2）此过程中物体的动能增量，
重力势能的减小量；
（3）由以上数据可以看出，在误差允许的范围内，物体在下落过程中机械守恒
11．AC mghB ABD A 不同意；见详解
【详解】
(1)[1] AB．为了减小空气阻力的影响，选用大小合适的铁质重锤，故A正确，B错误；
C．需要用刻度尺测量重锤下落的高度，故C正确；
D．实验中不需要测量重锤的质量，不需要天平，故D错误；
E．打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，故E错误。
故选AC；
(2)[2]从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量
[3]打下B点时，重锤的速度为
动能的增加量
(3)[4] A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，尽量减小纸带跟打点计时器的摩擦，故A正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带，以保证打第一个点时，重锤速度为零，故B正确；
C．不能用公式计算，否则就默认了机械能守恒，失去了验证的意义，故C错误；
D．重力势能的减少量跟下降的高度有关，所以利用公式mgh计算重力势能的减少量时，需用刻度尺测量某点到O点的距离h，且g应取当地的重力加速度，故D正确。
故选ABD；
(4)[5] 若忽略阻力因素，则机械能守恒，有
则可得
即v2与h成正比，故A正确，BCD错误；
故选A；
(5)[6]不同意这位同学的说法；可以测量AB、BC、CD、DE的距离hAB、hBC、hCD、hDE，求出打B、D两点时，重锤的速度
如果在误差允许的范围内，重力势能减少量等于动能的增加量
也可以验证机械能守恒。
12．限位孔没有竖直或重锤与打点计时器距离太远或纸带没有拉直 2.21 0.733 存在空气阻力和摩擦阻力 C
【详解】
(1)[1]限位孔没有竖直，或重锤与打点计时器距离太远，或纸带没有拉直，也可以说没有拉住纸带末端等。
(2)①[2][3]根据图上所得的数据， D点重锤的速度
动能增加量
②[4] 经计算发现O 点到D 点重力势能的减少量Ep 略大于动能增加量ΔEk，试说明原因存在空气阻力和摩擦阻力。
(3)[5]若机械能守恒，则满足
则
所以根据图像可以判断出重物下落过程中机械能守恒的依据是图像 v2-h 的斜率是否与 2g 接近 ，故选C。
13．1.015 B 小于
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为:1.0cm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为
0.05
所以最终读数为:1.015cm;
(2)[2]小球自由下落时重力势能转化为动能，
联立可求得
因此需要测H，故B项正确AC选项错误。
(3)[3]根据机械能守恒有
所以实验验证的表达式为
成立即可。
(4)[4]在计算时把平均速度当做瞬时速度处理了，那么这个平均速度实际上等于小球过光电门时中点时刻的速度，由于小球速度越来越大，所以中间时刻在球心的下方，即小钢球通过光电门的平均速度小于小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。
14．10.05或10.10 D
【详解】
(1)[1]由图乙知游标卡尺的读数为
10.05也算正确。
(2)[2]若硬质框自由下落过程中上、下边经过光电门整个过程中机械能守恒，则有
因此还必须通过操作测量的物理量是用毫米刻度尺测出不规则形状框上、下边中心之间的距离x，选项D正确，ABC错误。
故选D。
(3)[3]化简得
15．A 5.40 1.35
【详解】
(1)[1]A．根据机械能守恒的条件可知，在用重锤自由落体运动验证机械能守恒定律实验时，必须尽量减少摩擦力影响，由于重的重锤重力远大于阻力，所以重锤应选择重的好，故A正确；
B．若重锤质量相同时，体积小的受到的空气阻力小，所以选体积小的重锤比体积大的好，故B错误；
C．实验时通过打点来计时，不要用秒表计时，故C错误。
故选A。
(2)[2]根据刻度尺的指示可知，AC之间的距离为
[3]根据匀变速直线运动中时间中的速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点瞬时速度的大小为
(3)[4]根据机械能守恒定律有
可知因此需要比较
与的大小，即可验证机械能是否守恒。
【点睛】
对于实验的具体操作，不光要靠记忆理解，要亲自动手实验，切实去体会。正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果。
16．A A、B 9.7
【详解】
(1)[1]验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中，任意两点间动能的增量和势能的减小量之间是否相等，因此A正确，BCD错误。
故选A。
(2)[2]打点计时器使用交流电源供电，且需要用刻度尺测出任意两点间的距离，从而算出下落的高度和打某个点时的瞬间速度，由于打点计时器就是计时仪器，因此实验器材中不再需要秒表计时，因此AB正确，C错误。
故选AB。
(3)[3]打点B时的速度等于AC段的平均速度
因此增加的动能
(4)[4]根据
可知在v2 - h图像中斜率等于2g，因此
解得
17．BC B 乙 3.00 1.35 1.38 大于 纸带与限位孔或振针与纸带间存在摩擦
【详解】
(1)[1]打点计时器可以直接记录时间，所以实验中不需要秒表；要验证的关系
等式两边均有质量，则可相互约去，所以也不需要天平，故AD错误，BC正确；
故选BC。
(2)[2]为了减小阻力的影响，重物选择质量大一些、体积小一些的，故选B；
(3)[3]计算B点瞬时速度时，若按甲同学的方法用
vB2=2gxOB
即认为纸带下落的加速度为g，则不需要计算速度vB的值也会有
mvB2=mgxOB
故甲的数据处理方法错误；
应该选用乙同学的：某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度
故乙同学正确。
(4)[4]B点的瞬时速度为
[5]那么此时重物的动能
[6]从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量为
△Ep=mgh=0.3×9.8×0.470J≈1.38J
(5)[7][8]实验中由于空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力影响，得出重力势能的减小量总是大于动能的增加量，造成这种现象的主要原因是纸带与限位孔或振针与纸带间存在摩擦。
18．②①④③⑥⑤ 有；测量摆锺的直径△d其质量m，并将数据输入软件界面内
【分析】
摆锤摆动过程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在这个条件下得出结论：只有重力做功的情况下摆锤机械能守恒．实验前使标尺盘上的竖直线与摆线平行，能使得光电门的接收孔与测量点位于同一水平面内．
【详解】
(1)卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器，用来采集数据；再开启电源，运行软件；确定零势能点，然后输入相应的高度；开始点击“开始记录”，同时释放摆锤；更换光电门位置，重复实验；最后点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．故正确额步骤为：②①④③⑥⑤
(2)根据实验原理可知，减小的重力势能转化为动能的增加．还需要测量摆锺的直径△d其质量m.
【点睛】
本题比较新颖，要注意结合实验的原理进行分析，从而找出符合该实验的原理．
19． 低压交流电源 纸带 2mm 4.29 4.23或4.24
【详解】
（1）在《验证机械能守恒定律》的实验中，如果已有了铁架台、电磁打点计时器、导线若干、刻度尺、重物、夹子外，还需要的器材是低压交流电源和纸带
（2）自由落体开始两点间距离，所以从所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带头两点间的距离应接近2mm，
重物由0点运动到C点,
重力势能的减少量等于，
C点速度，
动能的增加量等于
20．动能 交流 mgh2
【详解】
(1)[1] 通过研究重物自由下落过程中增加的动能与减少的重力势能是否相等，验证机械能守恒；
(2)[2][3] 打点计时器应接交流电源，从打下O点到B点的过程中，重物减少的重力势能△Ep=mgh2
21．C
【详解】
（1）[1]系统机械能守恒时满足
又
解得
还需要测量的量是小球的直径d。
（2）[2]由（1）知成立时，小球机械能守恒。
答案第1页，共2页
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