4.6 验证机械能守恒定律 学案（含答案）

第六节 验证机械能守恒定律
教学目标
理解验证机械能守恒定律实验的原理、过程、数据处理及误差分析
教学重点
验证机械能守恒定律实验的原理、过程、数据处理及误差分析
三．知识点精讲
实验原理
（1）理论分析，根据机械能守恒定律的条件，做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守的。若以重物下落的起点O为基准，质量为m的物体自由下落h时的速度为v，则有。
（2）瞬时速度的求解：借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的距离h和该时刻的速度v。打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即：
实验器材
铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器、重物（带夹子）、纸带、复写纸片、毫米刻度尺、低压交流电源、导线。
实验过程
（1）实验步骤
①安装：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连接。
②接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落。重复几次，打下3~5条纸带。
③选纸带：选取点迹较为清晰的。挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0、1、2、3……
④数据测量：测出0点到点1、点2、点3……的距离为、、……
（2）数据处理
①利用公式，计算出点1、点2、点3……的瞬时速度、、……
②要验证的是，只需验证，因此不需要测量重物的质量m。
③验证：通过计算，看在误差允许的范围之内是否成立。
注意事项
（1）安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
（2）重物应选用质量和密度较大的重锤（增大重力可使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，使空气阻力减小）。
（3）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动。待接通电源，打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一个点是一个清晰的点。
（4）电磁打点计时器必须接50Hz的4-6V的交流电。
（5）选取纸带的注意点：选择开始的一段时，因为要验证的是。必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为 。
（6）测量距离h时，应从起始点算起，为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可以在60~80 cm。
（7）计算速度时，不能用或，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。
（8）因为是通过验证来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物质量m。
5. 误差分析
（1）本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差和重物、纸带运动中空气阻力及纸带与打点计时器间的摩擦阻力引起的系统误差，使动能的增加量稍小与势能的减少量。
（2）测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差；安装打点计时器时使两限位孔中线竖直，并且选择质量适当大些、体积尽量小些的重物来减小系统误差。
（3）打点计时器周期变化带来误差
四．典型例题练习
典型例题一：实验器材及实验步骤
（多选）1．在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列器材中必要的是（　　）
A．重物 B．纸带 C．天平 D．电源
（多选）2．某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。下列说法正确的是（　　）
A．打点计时器应接直流电源 B．重物应选用密度较大的物体
C．实验时，应先接通电源，后释放纸带 D．实验时，应先释放纸带，后接通电源
典型例题二：实验数据的处理
1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．必须用秒表测重物下落的时间
B．选用质量小的重物可减小实验误差
C．实验时必须先用天平测出重物的质量
D．实验中不得用公式v＝ 求下落高度h时的速度
2．如图所示，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 D．速度变化量与重力做功大小
3．在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点算出打下B、C两点时重物的速度分别是、，测得 B、C两点间的距离为h，那么验证机械能守恒的表达式可写为（　　）
A． B．
C． D．
4．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
典型例题三：实验误差分析
（多选）1．在做“验证机械能守恒定律”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．选用的重锤质量过大
B．打点计时器对纸带有阻力
C．空气对重锤有阻力
D．实验时操作不仔细，导致数据测量不准确
典型例题四：实验综合问题
1．某实验小组利用甲图所示的实验装置验证机械能守恒定律。（g取 9.80 m/s）
（1）关于本实验，下列说法正确的是( )
A．必须要称出重物的质量
B．打点计时器应接直流电源
C．应先接通电源，后释放重物
D．需使用秒表测出重物下落的时间
（2）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O 点为打点计时器打下的第一个点，某同学在实验过程中每隔一个点取一个计数点，图中A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为 50 Hz的交变电流。用刻度尺测得 OA=12.48 cm，OB=19.50 cm，OC=28.08 cm，重物的质量为1.00kg，取重力加速度g=9.8m/s2。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了_______J；此时重物的动能比开始下落时增加了________J。（结果均保留三位有效数字）
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T，打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为，点AC间的距离为，点CE间的距离为已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则起始点O到打下C点的过程中：
①重锤重力势能的减少量为_____；
②重锤在C点时的瞬时速度______，动能的增加量为______；
③正常来说_____（填“＞”、“＜”或“=”）。
12．某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过正下方的光电门B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）先用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为d＝_________ cm；
（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪个物理量__________（填选项）
A．小球的质量m B．AB之间的距离H C．小球从A到B的时间T
（3）小球通过光电门时的瞬时速度v=____________（用题中所给的物理量表示）。
（4）该同学在实验中发现，小球减少的重力势能总是略大于增加的动能，可能的原因是_________________。
基础知识过关检测
一．单选题
1．在“验证机械能守恒定律”的实验中,供选择的重物有以下四个，应选择( )
A．质量为100g的钩码 B．质量为10g的砝码
C．质量为200g的木球 D．质量为10g的塑料球
2．在做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的一项是
A．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
B．必须用秒表测出重锤下落的时间
C．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源
D．选取重物时，其质量适当大点，可以减小因阻力而产生的误差
3．做“验证机械能守恒定律”的实验时，一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的增加量。下列对造成该实验结果的原因分析正确的是（　　）
A．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
B．选用重锤的质量过大
C．交流电源的频率大于50Hz
D．交流电源的频率小于50Hz
4．如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。关于该实验，下列说法中正确的是（　　）
A．固定打点计时器时，其限位孔必须在同一竖直平面内
B．手抓纸带的位置越靠近打点计时器越好
C．实验中必须测出重物的质量
D．实验中必须用秒表测出重物下落的时间
5．如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置，在该实验中（　　）
A．需要用秒表测量重物下落的时间
B．需要用刻度尺测量重物下落的高度
C．释放纸带时，重物应尽量远离电火花计时器
D．电火花计时器的工作电压为交流10V以下
6．为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中A、B两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度。在实验中测得一物体自由下落经过A点时的速度是v1，经过B点时的速度是v2，为了证明物体经过A、B两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是(　　)
A．用天平测出物体的质量
B．测出A、B两点间的竖直距离
C．利用mv－mv算出物体从A点运动到B点的过程中动能的变化量
D．验证v－v与2gh是否相等
二．多选题
7．在“验证机械能守恒定律”实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带和重物外，还需选用下述仪器中的哪几种（ ）
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．电火花计时器
8．在验证“机械能守恒定律”的实验中，纸带上已按要求选出0、1、2、3、4、5、6七个计数点，相邻计数点间的距离依次为x1、x2、x3、x4、x5、x6，则可以判断和计算出（　　）
A．计数点0的对应速度v0一定为0
B．根据平均速度可计算出第1计数点的对应速度，同理可算出v2、v3、v4、v5
C．无法计算出v0和v6的大小
D．可作出v－t图象求出斜率即加速度
9．用自由落体运动“验证机被能守恒定律”，就是看是否等于，计数点的编号为0、1、了2、…、下列说法正确的是（　　）
A．打点计时器打第一个点0时，物体的速度应为零 B．是计数点n到计数点0的距离
C．m为重物的质量，需用天平称量 D．用计算时，（T为打点周期）
三．实验题
10．某同学利用重物的自由下落过程验证机械能守恒定律，用质量m=0.500kg的重锤拖着纸带下落，实验过程中，用电火花打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上标记5个计数点，其中每两个计数点之间有四个计时点，如图所示，当地重力加速度g=9.8m/s2，本实验所用电源的频率f=50Hz（结果均保留三位有效数字）
（1）该同学实验中使用的是___________V（选填“4”或“220”）的交流电源。
（2）重锤下落到计数点2的速度v2=__________m/s。
（3）计数点2到4的过程中，重锤重力势能的减少量__________J，重锤动能的增加量________J，在误差允许范围内，通过比较重力势能的减小量和动能的增加量就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了。
（4）实验中，如果打点计时器对纸带的阻力过大就会发现实验结果为，重锤减少的势能__________（选填“大于”“小于”或“等于”）重锤增加的动能，原因可能____________________。
11．利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
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动能变化量与势能变化量。
（1）实验中，先接通电源，再释放重物，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______，动能变化量______。
（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．空气阻力和摩擦力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法
（3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，描绘图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，图像斜率满足______，则重物下落过程中机械能守恒。
12．某同学用如图所示的装置验证机械能守恒．已知滑块的质量为M、钩码的质量为m，挡光条的宽度为d。调整导轨水平、轻细绳与导轨平行后给气垫导轨充气，待稳定后释放滑块。测得挡光条通过光电门的时间为t，挡光条中心到光电门的距离为x．已知当地重力加速度的大小为g，回答下列问题：
（1）滑块通过光电门时速度的大小为______；
（2）要验证钩码和滑块组成系统机械能守恒，应验证成立的等式为______。
（3）该同学发现要验证的等式两边不完全相等，你认为可能的原因是______
基础知识过关检测——【答案解析】
1．A
【解析】
由于实验中受到空气阻力和纸带的摩擦阻力，所以我们应找体积较小，质量较大的物体作为研究对象，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【解析】
如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故A错误；打点计时器就是计时仪器，不需要秒表测量重锤下落的时间，选项B错误；实验结束应立即切断电源以防仪器的损坏，然后再取下固定在重物上的打好点的纸带，故C错误；选取重物时，其质量适当大点，可以减小因阻力而产生的误差，故D正确．故选D．
3．D
【解析】
A．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A错误；
B．“验证机械能守恒定律”的实验结论与重锤的质量无关，故B错误；
CD．若交流电的频率，由于速度值仍按频率为50Hz计算，频率的计算值比实际值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，动能值也就偏大，则可能出现的结果，故C错误，D正确。
故选D。
4．A
【解析】
A．为了减小限位孔的摩擦力，固定打点计时器时，其限位孔必须在同一竖直面内，故A正确；
B．为了防止手影响纸带的运动，手应远离打点计时器抓住纸带的末端，故B错误；
C．验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量重物的质量，故C错误；
D．实验不需要时间，所以不需要用秒表测出重物下落的时间，故D错误。
故选A。
5．B
【解析】
A．打点计时器本身就是计时仪器，则不需要用秒表测量重物下落的时间，选项A错误；
B．需要用刻度尺测量重物下落的高度，选项B正确；
C．释放纸带时，重物应尽量靠近电火花计时器，以充分利用纸带，选项C错误；
D．电火花计时器的工作电压为交流220V，选项D错误。
故选B。
6．A
【解析】
AD．若机械能守恒，则
即验证与2gh是否相等，不需要测量质量，故A错误，符合题意，D正确，不符合题意；
B．实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确，不符合题意；
C．A点运动到B点的过程中利用算出物体从A点运动到B点的过程中动能增加量，故C正确，不符合题意。
故选A。
7．BD
【解析】
A.实验中由打点计时器测量时间，不再需要秒表，A错误；
B.在求动能时需要测量两点间的长度求出平均速度，故需要用的刻度尺，B正确；
C.而在数据处理中物体的质量可以消去，故不需要测物体的质量，故不用天平，C错误；
D.在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，我们是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能，故需要打点计时器，D正确．
故选BD。
8．BD
【解析】
A．纸带选取是从清晰的点开始，但不一定初速度v0为零，故A错误；
B．根据纸带可以得到时间和位移，根据匀变速直线运动规律知中间时刻速度等于相邻两点的平均速度，从而求得中间各点速度，故B正确；
CD．画出v-t图象根据图象斜率和截距知加速度和初速度v0、末速度v6，故D正确，C错误；
故选BD。
9．AB
【解析】
A．本实验的原理就是利用是否等于来验证机械能守恒定律，因此打点计时器所打的第一个点，对应的速度应为零，故A正确；
B．与分别表示打第n点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，故B正确；
C．本实验中，需要验证
质量约去了，不需要测量重物的质量，故C错误；
D．计算速度时不能用
或
否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误，故D错误。
故选AB。
10． 220 0.349m/s 0.426 0.0371 大于 克服阻力做功
【解析】
（1）[1]电火花打点计时器使用的是工作电压为220V的交流电源。
（2）[2]重锤下落到计数点2的速度等于计数点1、3之间的平均速度
（3）[3]重锤重力势能的减少量
[4]计数点4的速度为
重锤动能的增加量
（4）[5][6]阻力的过大，需克服阻力做功，导致减少的势能大于重锤增加的动能。
11． C 2g
【解析】
(1)[1]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量
[2]B点的速度
则动能的增加量为
(2)[3]AB．由于阻力的作用，加速度小于g，利用公式v=gt和v=计算重物速度会使得动能增加量变大，故AB错误；
C．由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确；
D．没有采用多次实验取平均值的方法，不一定会使得重力势能的减少量大于动能的增加量，故D错误。
故选C。
(4)[5]根据动能定理有
可得
则此时图象就是过原点的一条直线，所以要想通过图象的方法验证机械能守恒，则图象的斜率为2g。
12． 钩码，绳和滑块组成的系统受滑轮、导轨等的阻力
【解析】
（1）[1]由于光电门的宽度很小，所以用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门速度大小为
（2）[2]对钩码、绳和滑块组成系统由机械能守也可得
整理得
（3）[3]该同学发现要验证的等式两边不完全相等，可能的原因是钩码，绳和滑块组成的系统受滑轮、导轨等的阻力
能力提升检测练习
一．单选题
1．利用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，有以下几个主要步骤：
①开启电源；
②处理数据；
③松开纸带；
④安装纸带并悬挂重锤；
⑤把打点计时器固定在铁架台上
以上步骤合理的顺序是（　　）
A．⑤④①③② B．①②④⑤③
C．⑤④③①② D．④⑤③①②
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列释放纸带的操作正确的是(　　)
A．B．C．D．
3．小华同学利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。下列说法正确的是（　　）
A．电火花计时器工作电压约为8V
B．实验中应先释放纸带，再启动电火花计时器
C．实验中所测重物动能的增加量通常比其重力势能的减少量稍大
D．若打出的纸带前面一小段被损毁，利用纸带剩余部分也能验证机械能守恒
4．用如图所示的装置验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量均为M的物块A、B，B上放一质量为m的金属片C，在B的正下方铁架台上固定一金属圆环。开始时金属片C与圆环间的高度为h，由静止释放B，运动一段时间后金属片C被搁置在圆环上（C与轻绳间无接触），测得B通过两数字计时器的时间间隔为t，已知两数字计时器的竖直间距为d。改变h重复实验得到多组数据，为了直观反映数据关系，应绘制（　　）
A．t-h图象 B．图象 C．图象 D．图象
二．多选题
5．在验证机械能守恒定律实验中，有几个注意的事项，下列正确的是（）
A．为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，应该与纸带在同一竖直线上
B．可以选用质量很大的物体，先用手托住，等计时器通电之后再释放
C．实验操作如果正确合理，得到的动能增加量应略大于重力势能的减少量
D．只有选第1、2两点之间的间隔约等于2mm的纸带才代表第1点的速度为0
6．如图所示，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两光电门计时器A和 B验证滑块 M和钩码 m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t1、t2，滑块运动通过光电门B时，钩码未落地。 下列因素中可能增大实验误差的是（　　）
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≤M
C．遮光条宽度太小 D．两光电门间距过小
7．如图所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，有关尺寸在图中已注明。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．vn＝gnT B．vn＝g(n－1)T
C． D．
三．实验题
8．在验证机械能守恒定律实验中，某同学利用图中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图所示，在实验数据处理中，某同学取A、B两点来完成验证实验，已知打点计时器每隔0.02s打一个点，图中测量结果记录在下面的表格中。
项目 x1/cm A点瞬时速度/（m·s-1） x2/cm B点瞬时速度/（m·s-1） AB两点间距离/cm
数据 3.60 ___________ 12.80 ___________ 50.00
（1）观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的___________（选填“左”或“右”）端；
（2）将表格中未填项目填写完整（保留两位小数）
（3）若重物和夹子的总质量为0.6kg，那么在AB运动过程中，动能的增加量为____J，重力势能减少量为____J。（结果保留三位有效数字，g取9.8m/s2）
9．某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。
（1）请指出实验装置中存在的明显错误：_________；
（2）进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应___________（选填“A”或“B”）。
A．先接通电源，再释放纸带
B．先释放纸带，再接通电源
（3）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4……多个点如图乙所示（图中只显示了一部分点）。已测出1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点周期为T。若代入所测数据能满足表达式gh3=________，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）。
（4）这位同学还利用图像法进行分析，以O点为起始点，测出各点下落距离h时的速度v，以为纵坐标、h为横坐标画出-h图像，应是下图中的__________。
A． B． C． D．
10．用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，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。如图乙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），所用电源的频率为。已知。则（结果均保留两位有效数字）
(1)在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量_____J；（当地的重力加速度g取）
(2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量_____J；
(3)某同学测出多个计数点的速度大小v及对应下落的高度h，作出的图像如图丙所示，则图像的斜率表达式_____。（用、和g表示）
能力提升检测练习——【答案解析】
1．C
【解析】
用打点计时器验证机械能守恒定律的实验，首先要把打点计时器固定在铁架台上，其次安装纸带并悬挂重锤，接着开启电源松开纸带，最后关闭电源处理数据。故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【解析】
在“验证机械能守恒定律”的实验中，应手提纸带的末端，使纸带竖直，让重物靠近打点计时器，先接通电源，再释放纸带，由此可知，A正确；B C D错误；
故选A．
3．D
【解析】
A．电火花计时器工作电压为220V，故A错误；
B．实验中应先启动电火花计时器，再释放纸带，故B错误；
C．由于纸带和限位孔之间存在摩擦以及空气阻力的作用，实验中所测重物动能的增加量通常比其重力势能的减少量稍小，故C错误；
D．若打出的纸带前面一小段被损毁，利用剩余部分纸带，通过测量任意两点A、B之间的高度差和计算出这两点的速度，根据
也能验证机械能守恒，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
在金属片搁置之前，系统做匀加速直线运动，搁置后，系统做匀速直线运动，则有
为了直观反映数据关系，应绘制图象。
故选B。
5．AD
【解析】
根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；
【详解】
A、为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上，故A正确；
B、为了减小阻力的影响，重锤选择质量大一些的，不是用手托着重物，而是用手提着纸带的上端，先接通电源，再释放重物，故B错误；
C、因为存在阻力作用，知动能的增加量略小于重力势能的减小量，故C错误；
D、根据知，只有选第1、第2两打点间隔约2mm的纸带才代表打第1点时的速度为零，故D正确；
故选AD．
6．AD
【解析】
A．气垫导轨未调水平，M的重力势能也会改变，会增加实验误差，故A正确；
B．因为要研究M和m系统机械能是否守恒，则滑块质量M和钩码质量m不满足m≤M，对该实验没有影响，故B错误；
C．遮光条宽度太小，有利于减小误差，故C错误；
D．两光电门间距过小，可能增大长度测量时的误差，故D正确。
故选AD。
7．CD
【解析】
AB．直接利用重力加速度g来计算n点速度，相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，AB错误；
CD．匀变速直线运动某段时间内，平均速度等于中间时刻速度，所以n点的速度等于n－1到n＋1两点间的平均速度，CD正确。
故选CD。
8． 左 0.90 3.20 2.83 2.94
【解析】
（1）[1]重物刚开始运动，速度较小，点迹比较密集，故夹子应夹在纸带的左端。
（2）[2][3]A点瞬时速度
B点瞬时速度
（3）[4][5]在AB运动过程中，动能的增加量为
重力势能减少量
9． 打点计时器不能接在“直流电源”上 A C
【解析】
（1）[1]从图甲中的实验装置中发现，打点计时接在了“直流电源”上，打点计时器的工作电源是“低压交流电源”。因此，明显的错误是打点计时器不能接在“直流电源”上。
（2）[2]为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点，应该先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带。若先释放纸带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下的第1个点的速度不为零。因此，为保证重物下落的初速度为零，应先接通电源，再释放纸带。
故选A。
（3）[3]根据实验原理
可知只要验证
即可验证机械能守恒定律。因此需求解v3，根据匀变速直线运动规律关系式可得
则有
故只要在误差允许的范围内验证
成立，就可验证重物下落过程中机械能守恒。
（4）[4]根据
可得
与成正比例关系，图线是一条过原点的倾斜直线，故选C。
10． 0.60J 0.58J
【解析】
(1)在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量
(2)相邻两计数点间还有4个点未标出，计数点间的时间间隔
T=0.02×5s=0.1s
在纸带上打下计数点5时，m2的速度
在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量
(3)由机械能守恒定律得
可得
图象的斜率表达式