人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习
一、选择题：
1．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）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．关于这一实验，下列说法中正确的是（ ）
A．打点计时器应接直流电源
B．应先释放纸带，后接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
2．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是...“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是（ ）
A．重物的质量过大 B．重物的体积过小
C．电源的电压偏低 D．重物及纸带在下落时受到阻力
3．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中，除了铁架台、低压交流电源、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括（ ）
A．秒表 B．多用电表 C．打点计时器 D．弹簧秤
4．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在用落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的是（ ）
A．电磁打点计时器应接10V以下直流电源
B．先将连在重物上的纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
D．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
5．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在《验证机械能守恒定律》的实验中，已备有：电火花计时器、纸带、刻度尺、带铁夹的铁架台，还需要的器材是（ ）
A．弹簧秤 B．天平 C．秒表 D．重锤
6．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是 （ ）
A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小
B．称出重锤的质量
C．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大
D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法
7．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在“研究机械能守恒定律的试验”中，重物从一定高度处自由下落的过程中，重力做了20J的功，则（ ）
A．该重物的重力势能减少，减少量等于20J
B．该重物的重力势能增加，增加量等于20J
C．该重物的重力势能减少，减少量大于20J
D．该重物的重力势能增加，增加量小于20J
8．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）用图7－9－6所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是（ ）
A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量
B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量
C．重力势能的减少量等于动能的增加量
D．以上几种情况都有可能
9．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）同学将一条做“验证机械能守恒定律”实验时打出的纸带，混在了其它三条纸带中，已知打点计时器所用交流电频率为50Hz．为找出该纸带，该同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为．（已知当地的重力加速度为9.80 m/s2）（ ）
A．61.0mm 65.8mm 70.7mm B．41.2mm 45.1mm 54.0mm
C．60.5mm 61.0mm 60.6mm D．49.6mm 53.5mm 57.3mm
10．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是（ ）
A．重物质量的称量不准会造成较大误差
B．重物质量选用得小些，有利于减小误差
C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
11．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图7－9－7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．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是（ ）
图7－9－7
A．n点是第n个点，则vn＝gnT
B．n点是第n个点，则vn＝g（n－1）T
C．vn＝
D．vn＝
12．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在利用自由落体、打点计时器等器材验证机械能守恒定律的实验中错误的是（ ）
A．不需要天平
B．计时器的两限位孔应在同一竖线上，所选重物应当体积小、密度大
C．看重力势能的减少量是否等于动能的增加量，即可验证机械能是否守恒
D．应该利用纸带求出当地的重力加速度g
13．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认），求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律，若实验测得D点的机械能明显偏大，造成该误差的原因可能是（ ）
A．摆锤在运动中受到空气阻力的影响
B．光电门没有放在D点
C．摆锤在A点不是由静止释放的
D．摆锤释放的位置在AB之间．
14．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点.现将绳拉直使小球处于水平位置，然后静止释放，不计阻力.小球下列运动过程中机械能守恒的是（ ）
A．跳伞运动员打开降落伞在竖直方向向下做匀速直线运动
B．悬点固定的单摆摆球获得一初速后在竖直平面内做圆周运动
C．摩天轮在竖直平面内匀速转动时，舱内的乘客做匀速圆周运动
D．带电小球仅在电场力作用下做加速运动
二、填空题：
15．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在“验证机械能守恒”的实验中，有下述A至F六个步骤：
A．将打点计时器竖直固定在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，更换新纸带，重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，让重物靠近打点计时器
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…hn．，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn
F．分别计算出和mg ，在误差范围内看是否相等
①以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是 ．
②计算表明，总有 mg （填“＞”“=”或“＜”），原因是 ．
16．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）用如图7－9－8所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即能验证机械能守恒定律．
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器材；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重物的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算分析重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的
动能．
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因：
.
17．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，如果打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致重物增加的动能 （填“大于”、“小于”或“等于”）减少的势能．
18．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）某同学用如图甲所示的实验装置做《验证机械能守恒定律》的实验．实验时让质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点．如图乙所示为实验时打出的一条纸带，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，测出C点距起始点O的距离OC=50.00cm，点A、E间的距离为AE=24.00cm．已知打点计时器使用的交流电周期为0.02秒，重锤的质量m=0.20kg，当地的重力加速度g=9.80 ．由这些数据可以计算出：重锤下落到C点时的动能为 J，从开始下落到C点的过程中，重锤的重力势能减少了 J．
19．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）“验证机械能守恒定律”的实验中．图7－9－10（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C......G、H、I，对BH段进行研究．
①已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为 ．
②用刻度尺测量距离时如图（乙），读出A、C两点间距为 cm，B点对应的速度vB＝ m/s（保留三位有效数字）．
③若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，当地重力加速度为g，为完成实验，要比较v与 的大小（用字母表示）．
图7－9－10
三、大题：
20．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）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0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取9.8 ，小球质量m＝0.2kg，计算结果保留三位有效数字）：
时刻 t2 t3 t4 t5
速度（m·s－1） 4.99 4.48 3.98
（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝ m/s；
（2）从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝ J，动能减少量ΔEk＝ J；
（3）在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp ΔEk（选填“>”“<”或“＝”），造成这种结果的主要原因是 。
21．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，放手后，A向下B向上加速运动，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中进行测量，则需要测量的物理量有 ．（选填下面的序号）
①物块A和B的质量；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③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以下建议：
①绳的质量要轻；
②尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
③两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作用的是 ．
（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 ．
22．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图7－9－9.其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中．（已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，重锤质量为m＝1 kg，计算结果均保留3位有效数字）
4图7－9－9
①图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是 段的读数，应记作 cm；
②甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的瞬时速度vB，则求得该过程中重锤的动能增加量ΔEk＝ J，重力势能的减少量ΔEp＝ J．这样验证的系统误差总是使ΔEk ΔEp（选填“>”、“<”或“＝”）；
③乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他用v＝gt计算与B点对应的瞬时速度vB，求得动能的增加量ΔEk＝ J这样验证的系统误差总是使ΔEk ΔEp（选填“>”、“<”或“＝”）．
④上述两种处理方法中，你认为合理的是 同学所采用的方法．（选填“甲”或“乙”）
23．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）利用图7－9－11装置做“验证机械能守恒定律”的实验．
图7－9－11
（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．游标卡尺
E．秒表
（2）图7－9－12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＝ ．
图7－9－12
（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，使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v＝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，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘 －h图象去研究机械能是否守恒．若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的 －h图象是图7－9－13中的 ．
图7－9－13
24．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）为了探究机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图7－9－14甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A．小车
B．钩码
C．一端带滑轮的木板
D．细线
E．电火花计时器
F．纸带
G．毫米刻度尺
H．低压交流电源
I.220 V的交流电源
图7－9－14
（1）根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是 （填写器材序号），还应补充的器材是 ．
（2）实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0～6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T.则打点2时小车的速度v2＝ ；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为 ．
（3）在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出－d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为 ．
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
A、打点计时器应接交流电源，故A错误；
B、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，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B错误；
C、我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故C错误；
D、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故D正确．
故选D．
【分析】正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
2．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】A、重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故A错误．
B、重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故B错误．
C、电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故C错误．
D、重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故D正确．
故选D．
【分析】从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．
3．【答案】C
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
该实验中通过研究打点计时器打出的纸带来验证机械能是否守恒，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，重锤的重力不需要测量，故不需要弹簧秤，多用电表与该实验无关，更不需要，故ABD错误，C正确．故选C．
【分析】在验证机械能守恒的实验中，验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测重锤下降的距离和瞬时速度，测量瞬时速度和下降的距离均需要刻度尺，不需要秒表，由于表达式中可以把质量约掉，故重锤的质量可测可不测．
4．【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 【解答】A、电磁打点计时器应接10V以下交流电源，故A错误；
B、应先将打点计时器固定在铁架台上，再将纸带穿过打点计时器，最后将纸带固定在重物上，先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后释放重物，故B正确；
C、为保证从速度为零开始计时，便于之后选取计数点；其次就是测量时间很短无法保证人能在合适时间开启电源，同时为了提高纸带的利用率，使纸带上尽量多的打点，因此操作中先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、小球下落完毕，应该先切断打点计时器的电源，然后取下固定在重物上的打好点的纸带，故D错误．
故选B．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
5．【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
A、电磁打点计时器应接10V以下交流电源，故A错误；
B、应先将打点计时器固定在铁架台上，再将纸带穿过打点计时器，最后将纸带固定在重物上，先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后释放重物，故B正确；
C、为保证从速度为零开始计时，便于之后选取计数点；其次就是测量时间很短无法保证人能在合适时间开启电源，同时为了提高纸带的利用率，使纸带上尽量多的打点，因此操作中先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、小球下落完毕，应该先切断打点计时器的电源，然后取下固定在重物上的打好点的纸带，故D错误．
故选B．【分析】验证机械能守恒定律的原理，重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能（在实验误差允许范围内）；计算动能时，需计算速度，需要刻度尺，要用到打点计时器，打点计时器用交流电源．
6．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 解答：
A、在打纸带时，纸带太短了，不易打出符合实验要求的纸带，选项A错误；
B、由于mgh＝，故称出重锤的质量是多余的，选项B错误；
C、纸带上第1、2两点的间距不接近2 mm，是由于通电后释放重锤时操作不同步造成的，不会影响验证结果，选项C错误；
D、处理纸带时，由于自由落体加速度较大，纸带上点迹距离较大，故可直接用实际点迹测量研究．
分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
7．【答案】A
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】重力做功量度重力势能的变化，
在自由下落过程中，重力做了20J的功，重力势能减少20J．故A正确，B、C、D错误．
故选A．
【分析】解决本题的关键掌握重力做功与重力势能的关系：重力做了多少的正功，重力势能减少多少，重力做了多少的负功，重力势能增加多少．
8．【答案】A
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 【解答】
由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减小量大于动能的增加量，A正确．
【分析】熟练掌握打点计时器的应用，会分析实验误差，根据实验现象分析产生的结果.
9．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】纸带中打出的点符合相临相等的条件，则可知相临两位移间应保证位移之差等于=9.8 ≈3.9mm；
A．中位移之差分别为4.8mm，4.9mm，故A错误；
B．中位移之差为3.9mm，8.9mm，故B错误；
C．中位移之差为0.5mm，0.4mm； 故C错误；
D．中位移之差为3.9mm，3.8mm； 故D正确．
故选D．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
10．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】A、因为我们是比较势能和动能的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，所以重锤的质量称量不准不会造成较大的误差，故A错误．
B、实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，故B错误．
C、根据B选项分析知道，故C错误．
D、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，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D正确．
故选D．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数
11．【答案】C
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
vn应表示从（n－1）到（n＋1）间的平均速度．C对，A、B、D错．
【分析】根据纸带处理实验数据.
12．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 解答：
A、根据机械能守恒定律应有mgh＝，可见物体质量可以消去，所以本实验不需要天平测量质量，故A正确．
B、因本实验是用自由落体运动来验证，所以只有计时器的两限位孔在同一竖直线上，并且所选重物应当体积小质量大，这样才能保证物体做的是自由落体运动，故B正确．
C、根据机械能守恒定律可知，若物体重力势能的减少量近似等于动能的增加量，即可验证机械能是否守恒，故C正确．
D、本实验不能用该纸带求出重力加速度g，应用其它方法求g，原因是本实验中重物和纸带下落是会受到摩擦力作用，故D错误．
故选D．
分析：验证机械能守恒定律的原理，重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能（在实验误差允许范围内）；计算动能时，需计算速度，需要刻度尺，要用到打点计时器，打点计时器用交流电源．
13．【答案】C
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】若实验测得D点的机械能明显偏大，说明重锤不是由静止释放的，开始时的机械能不仅仅是重力势能，还有一定的动能．故C正确．
故选C.
【分析】若实验测得D点的机械能明显偏大，说明重锤不是由静止释放的，开始时的机械能不仅仅是重力势能．
14．【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】A、跳伞运动员打开降落伞在竖直方向向下做匀速直线运动，说明运动员动能不变，重力势能减小，所以机械能不守恒，故A错误．
B、悬点固定的单摆摆球获得一初速后在竖直平面内做圆周运动，只有重力做功，所以机械能守恒，故B正确．
C、舱内的乘客做匀速圆周运动时，动能不变，重力势能变化，所以机械能不守恒，故C错误．
D、带电小球仅在电场力作用下做加速运动，电场力对小球做正功，所以机械能不守恒，故D错误．
故选B．
【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，或者看有没有机械能转化为其它形式的能，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可判断物体是否是机械能守恒．
15．【答案】A；D；B；C；E；F；＜；重物下落过程中克服阻力做功，重物减少的重力势能没有全部转化为动能。
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）根据先安装设备，再进行实验的整体思考，可知实验步骤为：A、D、B、C、E、F．
故答案为：A、D、B、C、E、F．（2）在该实验中一定是动能的增加量小于重力势能的减小量，原因是重物下落过程中需要克服摩擦阻力做功，即重力势能没有全部转化为物体的动能．
故答案为：＜，重物下落过程中克服阻力做功，重物减少的重力势能没有全部转化为动能．
【分析】（1）明确实验原理，知道该实验干什么，需要哪些方面的测量，然后合理安排实验步骤，使其符合逻辑顺序，便于操作和减小误差．（2）分析实验存在的误差，明白实验结果与理论存在差距的原因．
16．【答案】 BCD；步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量m，可以约去．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
17．【答案】小于
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能；由于纸带通过时受到较大的阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量。
【分析】重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能。
18．【答案】0.90；0.98
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】利用匀变速直线运动的推论 = ，
==3m/s，==0.90J，重力势能减小量△Ep=mgh=0.2×9.8×0.5J=0.98J．
故答案为：0.90，0.98．
【分析】纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能，根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
19．【答案】 0.02 s；5.40；1.35；vH2－ghBH
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】①打点计时器电源频率为50 Hz，则每隔0.02 s打一点．②sAC＝（5.90－0.50）cm＝5.40 cm，vB＝＝m/s＝1.35 m/s.③由动能定理有mghBH＝mvH2－mvB2，得vB2＝vH2－ghBH.
【分析】本实验首先掌握计时器原理会读数，计算速度，从而求解动能和势能。
20．【答案】（1）3.48
（2）1.24；1.28
（3）<；存在空气阻力
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）t5时刻小球的速度v5＝×10－2m/s＝3.48m/s；（2）从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×（23.68＋21.16＋18.66）×10－2J＝1.24J，动能减少量ΔEk＝ ＝1.28J；（3）ΔEp<ΔEk，造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力。
【分析】（1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求t5时刻的速度大小；（2）根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量．（3）由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能的减小量没有全部转化为重力势能．
21．【答案】（1）①②
（2）①②
（3）多次取平均值，绳子伸长量尽量小等
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度．
故选①②．（2）如果绳子较重，系统的重力势能就会有一部分转化为绳子的动能，造成实验误差；绳子不宜太长，长了形变对实验的影响越大；m1、m2相差越大，整体所受阻力相对于合力对运动的影响越小．物体末速度v是根据匀变速直线运动求出的，故要保证物体在竖直方向运动．这些都是减小系统误差，提高实验准确程度的做法．
故选：①②．（3）实验误差来自测量：所以多次取平均值可减少测量误差，又绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度时的误差，所选物体AB体积要小质量大等．
故答案为：多次取平均值，绳子伸长量尽量小等．
【分析】（1）这个实验的原理是要验证m1、m2的增加的动能和m1、m2减少重力势能是不是相等，所以我们要测量的物理量有：物块的质量m1、m2； 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间或物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间．（2）如果绳子较重，系统的重力势能就会有一部分转化为绳子的动能，造成实验误差；物体末速度v是根据匀变速直线运动求出的，故要保证物体在竖直方向运动，不能摇晃，m1、m2相差越大，整体所受阻力相对于合力对运动的影响越小．这些都是减小系统误差，提高实验准确程度的做法．（3）多次取平均值可减少测量误差，绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度的准确度．
22．【答案】OC；15.70；1.20；1.22；<；1.23；>；甲
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】①毫米刻度尺读数要估读到毫米下一位，OC长度读数到1毫米，不符合读数要求．应记作15.70 cm.②AC段的平均速度即B点瞬时速度vB＝＝＝1.55 m/s，则系统增加的动能ΔEk＝≈1.20 J，重力势能减少了ΔEp＝mg≈1.22 J，由于摩擦力的作用，部分重力势能转化为内能，所以ΔEk<ΔEp.③B是打点计时器打下的第9个点，所以B点的速度vB＝gt＝g×8×0.02 s＝1.57 m/s，动能的增加量ΔEk＝≈1.23 J，这样做把加速度按照自由落体计算，没有考虑摩擦力的作用，而实际上，由于摩擦力的作用，加速度aΔEp.④乙方案中直接把加速度按照重力加速度计算，不符合事实，而且误差大，所以合理的是甲方案．
【分析】解决实验问题首先会读数，计算速度，从而求解动能和势能，会分析产生实验误差的原因.
23．【答案】（1）A；C
（2）mghB；
（3）A；B；D
（4）A
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】①验证机械能守恒定律实验，需要尽量减小阻力，以使得减少的重力势能接近增加的动能，所以选择铁质重锤而不是木质，这样可以尽量减少阻力影响，即选项A对B错；在计算速度时需要刻度尺测量点迹之间的距离以及下落的高度，所以选项C是必须的；而秒表不需要，只要查相邻点的间隔即可得时间间隔，因为打点计时器每隔0.02秒打一个点，所以E错误；有刻度尺测量点间距，而不需要游标卡尺，选项D错．②O点到B点下落的高度为hB，所以减少的重力势能为mghB，增加的动能要计算B点的瞬时速度，B为AC的中间时刻即等于AC的平均速度，所以vB＝，增加的动能ΔEk＝＝.③为保证只有重力做功，释放前纸带竖直可减少纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，选项A对；实验过程先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，选项B对；速度的计算必须从纸带数据来求，而不能根据自由落体运动求速度，如果按照自由落体运动的速度来求解则减少的重力势能一定等于增加的动能，验证就没有意义了，选项C错；计算减少的重力势能mgh一定要按照当地的重力加速度来计算，选项D对．④若有恒定的阻力存在，则根据动能定理可得（mg－f）h＝mv2，即＝2 ，所以图象斜率为定值，而且过原点，对照选项A对．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用，掌握计时器原理会读数，计算速度，从而求解动能和势能，明确图像纵横轴物理意义.
24．【答案】（1）H；天平
（2）或；
（3）
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）电火花计时器使用的是220 V交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M；（2）打点2时的速度等于1～3间的平均速度，即v2＝；根据机械能守恒，整个系统减小的重力势能等于整个系统增加的动能，即；（3）根据mgd＝（M＋m）v2得：＝d，所以－d图象的斜率，表示的物理量的表达式为（加速度）．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤掌握计时器原理会读数，计算速度，从而求解动能和势能，明确图像纵横轴物理意义.
1 / 1人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习
一、选择题：
1．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）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．关于这一实验，下列说法中正确的是（ ）
A．打点计时器应接直流电源
B．应先释放纸带，后接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
A、打点计时器应接交流电源，故A错误；
B、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，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B错误；
C、我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故C错误；
D、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故D正确．
故选D．
【分析】正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
2．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是...“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是（ ）
A．重物的质量过大 B．重物的体积过小
C．电源的电压偏低 D．重物及纸带在下落时受到阻力
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】A、重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故A错误．
B、重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故B错误．
C、电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故C错误．
D、重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故D正确．
故选D．
【分析】从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．
3．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中，除了铁架台、低压交流电源、纸带等实验器材外，还必需的器材应包括（ ）
A．秒表 B．多用电表 C．打点计时器 D．弹簧秤
【答案】C
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
该实验中通过研究打点计时器打出的纸带来验证机械能是否守恒，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，重锤的重力不需要测量，故不需要弹簧秤，多用电表与该实验无关，更不需要，故ABD错误，C正确．故选C．
【分析】在验证机械能守恒的实验中，验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测重锤下降的距离和瞬时速度，测量瞬时速度和下降的距离均需要刻度尺，不需要秒表，由于表达式中可以把质量约掉，故重锤的质量可测可不测．
4．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在用落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的是（ ）
A．电磁打点计时器应接10V以下直流电源
B．先将连在重物上的纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
D．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
【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 【解答】A、电磁打点计时器应接10V以下交流电源，故A错误；
B、应先将打点计时器固定在铁架台上，再将纸带穿过打点计时器，最后将纸带固定在重物上，先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后释放重物，故B正确；
C、为保证从速度为零开始计时，便于之后选取计数点；其次就是测量时间很短无法保证人能在合适时间开启电源，同时为了提高纸带的利用率，使纸带上尽量多的打点，因此操作中先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、小球下落完毕，应该先切断打点计时器的电源，然后取下固定在重物上的打好点的纸带，故D错误．
故选B．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
5．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在《验证机械能守恒定律》的实验中，已备有：电火花计时器、纸带、刻度尺、带铁夹的铁架台，还需要的器材是（ ）
A．弹簧秤 B．天平 C．秒表 D．重锤
【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
A、电磁打点计时器应接10V以下交流电源，故A错误；
B、应先将打点计时器固定在铁架台上，再将纸带穿过打点计时器，最后将纸带固定在重物上，先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源，然后释放重物，故B正确；
C、为保证从速度为零开始计时，便于之后选取计数点；其次就是测量时间很短无法保证人能在合适时间开启电源，同时为了提高纸带的利用率，使纸带上尽量多的打点，因此操作中先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、小球下落完毕，应该先切断打点计时器的电源，然后取下固定在重物上的打好点的纸带，故D错误．
故选B．【分析】验证机械能守恒定律的原理，重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能（在实验误差允许范围内）；计算动能时，需计算速度，需要刻度尺，要用到打点计时器，打点计时器用交流电源．
6．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是 （ ）
A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小
B．称出重锤的质量
C．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大
D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 解答：
A、在打纸带时，纸带太短了，不易打出符合实验要求的纸带，选项A错误；
B、由于mgh＝，故称出重锤的质量是多余的，选项B错误；
C、纸带上第1、2两点的间距不接近2 mm，是由于通电后释放重锤时操作不同步造成的，不会影响验证结果，选项C错误；
D、处理纸带时，由于自由落体加速度较大，纸带上点迹距离较大，故可直接用实际点迹测量研究．
分析：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
7．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在“研究机械能守恒定律的试验”中，重物从一定高度处自由下落的过程中，重力做了20J的功，则（ ）
A．该重物的重力势能减少，减少量等于20J
B．该重物的重力势能增加，增加量等于20J
C．该重物的重力势能减少，减少量大于20J
D．该重物的重力势能增加，增加量小于20J
【答案】A
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】重力做功量度重力势能的变化，
在自由下落过程中，重力做了20J的功，重力势能减少20J．故A正确，B、C、D错误．
故选A．
【分析】解决本题的关键掌握重力做功与重力势能的关系：重力做了多少的正功，重力势能减少多少，重力做了多少的负功，重力势能增加多少．
8．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）用图7－9－6所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是（ ）
A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量
B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量
C．重力势能的减少量等于动能的增加量
D．以上几种情况都有可能
【答案】A
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 【解答】
由于重物下落时要克服阻力做功，重物减少的重力势能转化为重物的动能和系统的内能，故重力势能的减小量大于动能的增加量，A正确．
【分析】熟练掌握打点计时器的应用，会分析实验误差，根据实验现象分析产生的结果.
9．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）同学将一条做“验证机械能守恒定律”实验时打出的纸带，混在了其它三条纸带中，已知打点计时器所用交流电频率为50Hz．为找出该纸带，该同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为．（已知当地的重力加速度为9.80 m/s2）（ ）
A．61.0mm 65.8mm 70.7mm B．41.2mm 45.1mm 54.0mm
C．60.5mm 61.0mm 60.6mm D．49.6mm 53.5mm 57.3mm
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】纸带中打出的点符合相临相等的条件，则可知相临两位移间应保证位移之差等于=9.8 ≈3.9mm；
A．中位移之差分别为4.8mm，4.9mm，故A错误；
B．中位移之差为3.9mm，8.9mm，故B错误；
C．中位移之差为0.5mm，0.4mm； 故C错误；
D．中位移之差为3.9mm，3.8mm； 故D正确．
故选D．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
10．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是（ ）
A．重物质量的称量不准会造成较大误差
B．重物质量选用得小些，有利于减小误差
C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】A、因为我们是比较势能和动能的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，所以重锤的质量称量不准不会造成较大的误差，故A错误．
B、实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，故B错误．
C、根据B选项分析知道，故C错误．
D、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，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D正确．
故选D．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数
11．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图7－9－7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．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是（ ）
图7－9－7
A．n点是第n个点，则vn＝gnT
B．n点是第n个点，则vn＝g（n－1）T
C．vn＝
D．vn＝
【答案】C
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
vn应表示从（n－1）到（n＋1）间的平均速度．C对，A、B、D错．
【分析】根据纸带处理实验数据.
12．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在利用自由落体、打点计时器等器材验证机械能守恒定律的实验中错误的是（ ）
A．不需要天平
B．计时器的两限位孔应在同一竖线上，所选重物应当体积小、密度大
C．看重力势能的减少量是否等于动能的增加量，即可验证机械能是否守恒
D．应该利用纸带求出当地的重力加速度g
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】 解答：
A、根据机械能守恒定律应有mgh＝，可见物体质量可以消去，所以本实验不需要天平测量质量，故A正确．
B、因本实验是用自由落体运动来验证，所以只有计时器的两限位孔在同一竖直线上，并且所选重物应当体积小质量大，这样才能保证物体做的是自由落体运动，故B正确．
C、根据机械能守恒定律可知，若物体重力势能的减少量近似等于动能的增加量，即可验证机械能是否守恒，故C正确．
D、本实验不能用该纸带求出重力加速度g，应用其它方法求g，原因是本实验中重物和纸带下落是会受到摩擦力作用，故D错误．
故选D．
分析：验证机械能守恒定律的原理，重锤下落损失的重力势能等于其增加的动能（在实验误差允许范围内）；计算动能时，需计算速度，需要刻度尺，要用到打点计时器，打点计时器用交流电源．
13．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认），求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律，若实验测得D点的机械能明显偏大，造成该误差的原因可能是（ ）
A．摆锤在运动中受到空气阻力的影响
B．光电门没有放在D点
C．摆锤在A点不是由静止释放的
D．摆锤释放的位置在AB之间．
【答案】C
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】若实验测得D点的机械能明显偏大，说明重锤不是由静止释放的，开始时的机械能不仅仅是重力势能，还有一定的动能．故C正确．
故选C.
【分析】若实验测得D点的机械能明显偏大，说明重锤不是由静止释放的，开始时的机械能不仅仅是重力势能．
14．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点.现将绳拉直使小球处于水平位置，然后静止释放，不计阻力.小球下列运动过程中机械能守恒的是（ ）
A．跳伞运动员打开降落伞在竖直方向向下做匀速直线运动
B．悬点固定的单摆摆球获得一初速后在竖直平面内做圆周运动
C．摩天轮在竖直平面内匀速转动时，舱内的乘客做匀速圆周运动
D．带电小球仅在电场力作用下做加速运动
【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】A、跳伞运动员打开降落伞在竖直方向向下做匀速直线运动，说明运动员动能不变，重力势能减小，所以机械能不守恒，故A错误．
B、悬点固定的单摆摆球获得一初速后在竖直平面内做圆周运动，只有重力做功，所以机械能守恒，故B正确．
C、舱内的乘客做匀速圆周运动时，动能不变，重力势能变化，所以机械能不守恒，故C错误．
D、带电小球仅在电场力作用下做加速运动，电场力对小球做正功，所以机械能不守恒，故D错误．
故选B．
【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，或者看有没有机械能转化为其它形式的能，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可判断物体是否是机械能守恒．
二、填空题：
15．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在“验证机械能守恒”的实验中，有下述A至F六个步骤：
A．将打点计时器竖直固定在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，更换新纸带，重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，让重物靠近打点计时器
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…hn．，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn
F．分别计算出和mg ，在误差范围内看是否相等
①以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是 ．
②计算表明，总有 mg （填“＞”“=”或“＜”），原因是 ．
【答案】A；D；B；C；E；F；＜；重物下落过程中克服阻力做功，重物减少的重力势能没有全部转化为动能。
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）根据先安装设备，再进行实验的整体思考，可知实验步骤为：A、D、B、C、E、F．
故答案为：A、D、B、C、E、F．（2）在该实验中一定是动能的增加量小于重力势能的减小量，原因是重物下落过程中需要克服摩擦阻力做功，即重力势能没有全部转化为物体的动能．
故答案为：＜，重物下落过程中克服阻力做功，重物减少的重力势能没有全部转化为动能．
【分析】（1）明确实验原理，知道该实验干什么，需要哪些方面的测量，然后合理安排实验步骤，使其符合逻辑顺序，便于操作和减小误差．（2）分析实验存在的误差，明白实验结果与理论存在差距的原因．
16．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）用如图7－9－8所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即能验证机械能守恒定律．
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器材；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重物的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算分析重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的
动能．
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明其原因：
.
【答案】 BCD；步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】
步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能中都包含了质量m，可以约去．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用．
17．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，如果打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致重物增加的动能 （填“大于”、“小于”或“等于”）减少的势能．
【答案】小于
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能；由于纸带通过时受到较大的阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量。
【分析】重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能。
18．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）某同学用如图甲所示的实验装置做《验证机械能守恒定律》的实验．实验时让质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点．如图乙所示为实验时打出的一条纸带，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，测出C点距起始点O的距离OC=50.00cm，点A、E间的距离为AE=24.00cm．已知打点计时器使用的交流电周期为0.02秒，重锤的质量m=0.20kg，当地的重力加速度g=9.80 ．由这些数据可以计算出：重锤下落到C点时的动能为 J，从开始下落到C点的过程中，重锤的重力势能减少了 J．
【答案】0.90；0.98
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】利用匀变速直线运动的推论 = ，
==3m/s，==0.90J，重力势能减小量△Ep=mgh=0.2×9.8×0.5J=0.98J．
故答案为：0.90，0.98．
【分析】纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能，根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
19．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）“验证机械能守恒定律”的实验中．图7－9－10（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C......G、H、I，对BH段进行研究．
①已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为 ．
②用刻度尺测量距离时如图（乙），读出A、C两点间距为 cm，B点对应的速度vB＝ m/s（保留三位有效数字）．
③若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，当地重力加速度为g，为完成实验，要比较v与 的大小（用字母表示）．
图7－9－10
【答案】 0.02 s；5.40；1.35；vH2－ghBH
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】①打点计时器电源频率为50 Hz，则每隔0.02 s打一点．②sAC＝（5.90－0.50）cm＝5.40 cm，vB＝＝m/s＝1.35 m/s.③由动能定理有mghBH＝mvH2－mvB2，得vB2＝vH2－ghBH.
【分析】本实验首先掌握计时器原理会读数，计算速度，从而求解动能和势能。
三、大题：
20．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）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0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取9.8 ，小球质量m＝0.2kg，计算结果保留三位有效数字）：
时刻 t2 t3 t4 t5
速度（m·s－1） 4.99 4.48 3.98
（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝ m/s；
（2）从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝ J，动能减少量ΔEk＝ J；
（3）在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp ΔEk（选填“>”“<”或“＝”），造成这种结果的主要原因是 。
【答案】（1）3.48
（2）1.24；1.28
（3）<；存在空气阻力
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）t5时刻小球的速度v5＝×10－2m/s＝3.48m/s；（2）从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×（23.68＋21.16＋18.66）×10－2J＝1.24J，动能减少量ΔEk＝ ＝1.28J；（3）ΔEp<ΔEk，造成这种结果的主要原因是上升过程中存在空气阻力。
【分析】（1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求t5时刻的速度大小；（2）根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量．（3）由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能的减小量没有全部转化为重力势能．
21．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，放手后，A向下B向上加速运动，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中进行测量，则需要测量的物理量有 ．（选填下面的序号）
①物块A和B的质量；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③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以下建议：
①绳的质量要轻；
②尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
③两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作用的是 ．
（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 ．
【答案】（1）①②
（2）①②
（3）多次取平均值，绳子伸长量尽量小等
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度．
故选①②．（2）如果绳子较重，系统的重力势能就会有一部分转化为绳子的动能，造成实验误差；绳子不宜太长，长了形变对实验的影响越大；m1、m2相差越大，整体所受阻力相对于合力对运动的影响越小．物体末速度v是根据匀变速直线运动求出的，故要保证物体在竖直方向运动．这些都是减小系统误差，提高实验准确程度的做法．
故选：①②．（3）实验误差来自测量：所以多次取平均值可减少测量误差，又绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度时的误差，所选物体AB体积要小质量大等．
故答案为：多次取平均值，绳子伸长量尽量小等．
【分析】（1）这个实验的原理是要验证m1、m2的增加的动能和m1、m2减少重力势能是不是相等，所以我们要测量的物理量有：物块的质量m1、m2； 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间或物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间．（2）如果绳子较重，系统的重力势能就会有一部分转化为绳子的动能，造成实验误差；物体末速度v是根据匀变速直线运动求出的，故要保证物体在竖直方向运动，不能摇晃，m1、m2相差越大，整体所受阻力相对于合力对运动的影响越小．这些都是减小系统误差，提高实验准确程度的做法．（3）多次取平均值可减少测量误差，绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度的准确度．
22．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图7－9－9.其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中．（已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，重锤质量为m＝1 kg，计算结果均保留3位有效数字）
4图7－9－9
①图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是 段的读数，应记作 cm；
②甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的瞬时速度vB，则求得该过程中重锤的动能增加量ΔEk＝ J，重力势能的减少量ΔEp＝ J．这样验证的系统误差总是使ΔEk ΔEp（选填“>”、“<”或“＝”）；
③乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他用v＝gt计算与B点对应的瞬时速度vB，求得动能的增加量ΔEk＝ J这样验证的系统误差总是使ΔEk ΔEp（选填“>”、“<”或“＝”）．
④上述两种处理方法中，你认为合理的是 同学所采用的方法．（选填“甲”或“乙”）
【答案】OC；15.70；1.20；1.22；<；1.23；>；甲
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】①毫米刻度尺读数要估读到毫米下一位，OC长度读数到1毫米，不符合读数要求．应记作15.70 cm.②AC段的平均速度即B点瞬时速度vB＝＝＝1.55 m/s，则系统增加的动能ΔEk＝≈1.20 J，重力势能减少了ΔEp＝mg≈1.22 J，由于摩擦力的作用，部分重力势能转化为内能，所以ΔEk<ΔEp.③B是打点计时器打下的第9个点，所以B点的速度vB＝gt＝g×8×0.02 s＝1.57 m/s，动能的增加量ΔEk＝≈1.23 J，这样做把加速度按照自由落体计算，没有考虑摩擦力的作用，而实际上，由于摩擦力的作用，加速度aΔEp.④乙方案中直接把加速度按照重力加速度计算，不符合事实，而且误差大，所以合理的是甲方案．
【分析】解决实验问题首先会读数，计算速度，从而求解动能和势能，会分析产生实验误差的原因.
23．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）利用图7－9－11装置做“验证机械能守恒定律”的实验．
图7－9－11
（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．游标卡尺
E．秒表
（2）图7－9－12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＝ ．
图7－9－12
（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，使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v＝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，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘 －h图象去研究机械能是否守恒．若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的 －h图象是图7－9－13中的 ．
图7－9－13
【答案】（1）A；C
（2）mghB；
（3）A；B；D
（4）A
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】①验证机械能守恒定律实验，需要尽量减小阻力，以使得减少的重力势能接近增加的动能，所以选择铁质重锤而不是木质，这样可以尽量减少阻力影响，即选项A对B错；在计算速度时需要刻度尺测量点迹之间的距离以及下落的高度，所以选项C是必须的；而秒表不需要，只要查相邻点的间隔即可得时间间隔，因为打点计时器每隔0.02秒打一个点，所以E错误；有刻度尺测量点间距，而不需要游标卡尺，选项D错．②O点到B点下落的高度为hB，所以减少的重力势能为mghB，增加的动能要计算B点的瞬时速度，B为AC的中间时刻即等于AC的平均速度，所以vB＝，增加的动能ΔEk＝＝.③为保证只有重力做功，释放前纸带竖直可减少纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，选项A对；实验过程先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，选项B对；速度的计算必须从纸带数据来求，而不能根据自由落体运动求速度，如果按照自由落体运动的速度来求解则减少的重力势能一定等于增加的动能，验证就没有意义了，选项C错；计算减少的重力势能mgh一定要按照当地的重力加速度来计算，选项D对．④若有恒定的阻力存在，则根据动能定理可得（mg－f）h＝mv2，即＝2 ，所以图象斜率为定值，而且过原点，对照选项A对．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，熟练掌握打点计时器的应用，掌握计时器原理会读数，计算速度，从而求解动能和势能，明确图像纵横轴物理意义.
24．（人教版物理必修二第七章第九节实验：验证机械能守恒定律同步练习）为了探究机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图7－9－14甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A．小车
B．钩码
C．一端带滑轮的木板
D．细线
E．电火花计时器
F．纸带
G．毫米刻度尺
H．低压交流电源
I.220 V的交流电源
图7－9－14
（1）根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是 （填写器材序号），还应补充的器材是 ．
（2）实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0～6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T.则打点2时小车的速度v2＝ ；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为 ．
（3）在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出－d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为 ．
【答案】（1）H；天平
（2）或；
（3）
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】（1）电火花计时器使用的是220 V交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M；（2）打点2时的速度等于1～3间的平均速度，即v2＝；根据机械能守恒，整个系统减小的重力势能等于整个系统增加的动能，即；（3）根据mgd＝（M＋m）v2得：＝d，所以－d图象的斜率，表示的物理量的表达式为（加速度）．
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤掌握计时器原理会读数，计算速度，从而求解动能和势能，明确图像纵横轴物理意义.
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