人教版物理必修2同步练习：8.5 实验：验证机械能守恒定律（基础巩固）
一、选择题
1．（2019高一下·江苏期末）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．关于该实验，下列说法不正确的是（ ）
A．重物应选用质量较大的物体 B．两个限位孔应在同一竖直线上
C．打点计时器应接低压交流电源 D．应先释放纸带，后接通电源
【答案】D
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】为了让重物的运动接近自由落体，忽略阻力，重物应选择质量大体积小的物体，A不符合题意；为了减小摩擦力，限位孔应在同一竖直线上；B不符合题意；电磁打点计时器应接4-6V的交流电源，应采用低压交流电源；C不符合题意；实验时，应先接通电源，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，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】为了使纸带记录小车的运动全过程，需要先接通电源，再释放小车。
2．（高中物理人教版必修2第七章第9节实验：验证机械能守恒定律同步练习）用如图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】验证机械能守恒定律
【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。故A选项正确。
故答案为：A
【分析】由于阻力存在，合力减小，相同为以下重力做功比合力做的总共多，重力势能减小量大，动能增加量小。
3．（高中物理人教版必修2第七章第9节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律.实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中正确的是（ ）
A．用刻度尺测出物体下落高度h，由打点间隔数算出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v= 计算出瞬时速度v
C．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h= 计算得出高度h
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
【答案】D
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】瞬时速度应由纸带根据v= 求出，因为重物下落过程中受到阻力作用，实际加速度小于当地重力加速度，不能用v= 来求速度，故AB错误；应用米尺量出纸带下落高度，不能用h= 求高度，故C错误；下落高度应用米尺测量，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测出瞬时速度，故D选项正确.
故答案为：D
【分析】验证机械能守恒需寻找势能减小量和动能增加量。
4．（高中物理人教版必修2第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系同步练习）在利用打点计时器、纸带、橡皮筋等探究功与速度变化的关系时，对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是（ ）
A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为l、2l、3l……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
B．让小车通过相同的距离，第1次力为F，第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……
D．利用弹簧测力计测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离l，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……
【答案】C
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】在本实验中，并没有通过实验求功的大小，而是用几条相同的橡皮筋，保持拉伸的长度相同，每次选用不同的条数n，则此时橡皮筋对小车做的功就应该是一条橡皮筋做功的n倍.所以选项C符合题意.
故答案为：C。
【分析】实验过程中是无法直接测量每一个橡皮筋所做功的具体数值的，所以采用此方法进行实验，同样的橡皮筋劲度系数一样，当拉长相同时，然后释放所做的功都一致，此题属于常识性问题。
5．（高中物理人教版必修2第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系同步练习）在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，有关小车质量的选择下列说法正确的是（ ）
A．小车质量应该尽量小一些 B．小车质量应该大一些
C．与小车质量无关 D．以上说法都不对
【答案】B
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】此实验中，如果小车质量较轻，操作更困难；再者质量小，小车获得速度会大些，会造成纸带上的点太少，不便于处理纸带，所以B符合题意.
故答案为：B。
【分析】此题比较简单，属于常识性问题，实验的过程中应采取尽量减小误差的方式进行。
6．（2017高二下·宝应会考）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
【答案】D
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】解：A、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；
B、先用手提住连着重物的纸带穿过限位孔，且尽量远离打点计时器，故B错误；
C、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；
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，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．
二、非选择题
7．（2024高三上·嘉兴模拟） 某校实验小组准备用铁架台、打点计时器、重物等验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。
（1）下列关于该实验说法正确的是____。（多选）
A．必须在接通电源的同时释放纸带
B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量
C．为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点
D．体积相同条件下，重锤质量越大，实验误差越小
（2）图乙中的纸带A和B中，纸带 （选填“A”或“B”）可能是本次实验得到的。
【答案】（1）B；D
（2）A
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）A、为了充分利用纸带，应先接通电源再释放纸带，故A错误；
B、利用本装置验证机械能守恒定律，由于验证机械能守恒的表达式中，质量可以约去，所以可以不测量重物的质量，故B正确；
C、验证机械能守恒的表达式为
为了验证机械能守恒，不一定需要选择纸带上打出的第一个点作为起点，故C错误；
D、体积相同的条件下，重锤质量越大，空气阻力的影响越小，实验误差越小，故D正确。
故答案为：BD。
（2）根据
由图可知纸带A中相等时间相邻位移差大约为0.4cm，则纸带A可能是本次实验得到的。
【分析】熟悉掌握打点计时器的使用方法及操作步骤。根据实验原理分析实验中所需测量的数据及对实验的操作要求。重物做自由落体运动，在连续相等时间内通过位移差为定值。
8．（2023高一下·芜湖期末）在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）下列器材中不必要的一项是____（只需填字母代号）．
A．重物 B．纸带 C．天平
D．低压交流电源 E．毫米刻度尺
（2）关于本实验的误差，说法不正确的一项是____
A．选择质量较小的重物，有利于减小误差
B．选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差
C．先松开纸带后接通电源会造成较大的误差
D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量Ep＝ J，此过程中物体动能的增加量Ek= J．（取g=9.8 m／s2，保留三位有效数字）
【答案】（1）C
（2）A
（3）2.28；2.26
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）验证机械能守恒定律，重力势能的减少量等于动能的增加量，即，故本实验不需要天平测量重物的质量；打点计时器工作电压为：低压交流电；利用打点好的纸带和毫米刻度尺测量重物的速度及重物下落的高度。故答案为：C。
（2）A、本实验利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，那么重物下落过程要求只受重力，故实验中，要求重物质量大，体积小，从而减少空气阻力，进而减少系统误差。A错误，符合题意；
B、本实验利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，这样的纸带保证物体受的阻力较小，有利于减小误差，B正确，不符合题意；
C、先松开纸带，后接通电源，没有办法判断重物下落过程所受的阻力的大小，易造成较大的误差，C正确，不符合题意；
D、 实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用 ，故实验操作前，尽量减少阻力。D正确，不符合题意。
故答案为：A。
（3） 从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量；
重物在B点的速度，从O到打下B点的过程中，动能增加量
【分析】本题考查验证机械能守恒定律的实验，要求学生对实验原理、操作步骤熟练掌握，本实验系统误差来源于重物下落过程受到的阻力，偶然误差来源于长度的测量，实验原理是：重物重力势能的减少量在误差允许的范围内等于动能的增加量。
9．（2023高一下·梅河口期末）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 /cm A点瞬时速度/（m﹒s-1） /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）瞬时速度 m/s， m/s。（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/s）
【答案】（1）左
（2）0.90；3.20
（3）2.83；2.94
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）纸带在重物作用下做加速运动，相邻时间间隔内运动的距离越来越大，由纸带可知， 连接重物的夹子应夹在纸带的左端；
（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知，瞬时速度，
（3）动能的增加量为， 力势能减少量为。
【分析】（1）根据相邻时间间隔内运动的距离越来越大得出连接重物的夹子应夹在纸带的左端；
（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度得出A、B两点的瞬时速度；
（3）根据动能的表达式得出动能的增加量，利用重力势能的表达式得出重力势能的减少量。
10．（2023·天津市）验证机械能守恒的实验
如图放置实验器材，接通电源，释放托盘与砝码，并测得：
作者的备注：此处绘图粗糙，连接遮光片小车与托盘砝码的绳子应与桌面平行；原卷中已说明，遮光片与小车位于气垫导轨上（视为无摩擦力），这里没有画出。
a．遮光片长度d
b．遮光片小车到光电门长度l
c．遮光片小车通过光电门时间Δt
d．托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2
（1）小车通过光电门时的速度为 ；
（2）从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为 ，动能增加量为 ；
（3）改变l，做多组实验，做出如图以l为横坐标。以为纵坐标的图像，若机械能守恒成立，则图像斜率为 。
【答案】（1）
（2）m1gl；
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）小车通过光电门时的速度为：；
(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为：；
系统动能增加量为：；
(3)做多组实验，做出如图以l为横坐标。以为纵坐标的图像，若机械能守恒成立：
整理：
则图像斜率为
答案：（1）；
(2)；
；
(3)
【分析】（1）较短距离或很短时间内的平均速度近似等于小车通过光电门时的瞬时速度，即遮光条的长度与遮光时间的比值；
(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，托盘和砝码的重力势能减小即系统重力势能减少量；托盘与砝码，小车与遮光条整个系统由静止到获得速度可知系统动能增加量。
(3)若机械能守恒成立，应用机械能守恒列方程，整理出解析式，即可解得图像斜率。
11．（2023高二下·武功月考）某同学利用图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验。在水平地面上依次铺上白纸、复写纸，记下小球抛出点在记录纸上的垂直投影点O。实验时，先调节轨道末端水平，使A球多次从斜轨上位置P静止释放，根据白纸上小球多次落点的痕迹找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，根据小球在白纸上多次落点的痕迹分别找到碰后两球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF。
（1）关于实验器材，下列说法正确的是______
A．A球的质量可以小于B球的质量
B．该实验不需要秒表计时
C．实验轨道必须光滑
（2）本实验除了要测量OD，OE，OF的值以外，还必须要测量的物理量有______
A．抛出点距地面的高度H
B．小球A的质量和小球B的质量
C．小球A开始释放的高度h
（3）关于实验操作，下列说法正确的是______
A．A球每次必须从同一位置由静止释放
B．实验过程中白纸和复写纸可以随时调整位置
C．B球的落点并不重合，说明该同学的实验操作出现了错误
（4）由于偶然误差的因素存在，重复操作时小球落点不完全重合是正常的，落点的确定方法是 .
（5）若满足关系式 ，则可以认为两球碰撞前后动量守恒（用所测物理量表示）。
【答案】（1）B
（2）B
（3）A
（4）用半径尽量小的圆把多次落点圈住，这个圆心就是小球落点平均位置
（5）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）A.为了测量小球A碰后速度，需要小球A碰后速度依然向右，则A球质量要大于B球质量，故A不符合题意；
B.本实验通过位移信息来间接反应速度大小，因此不需要秒表计时来测量速度，故B符合题意；
C.实验只需要小球从相同位置释放，获得相同速度，轨道是否光滑没有影响，故C不符合题意。
故答案为：B
（2）由动量守恒有：，可见还需要测量小球A和小球B的质量。
故答案为：B
（3）A.小球每次碰撞前速度要相同，所以释放位置相同，故A符合题意；
B.实验中复写纸可以随时调整位置，但白纸不能随时调整位置，否则会使记录的落点位置发生变化，故B不符合题意；
C.B球的落点并不重合，属于实验的系统误差，并不说明该同学的实验操作出现问题，故D不符合题意。
故答案为：A
（4）用半径尽量小的圆把多次落点圈住，这个圆心就是小球落点平均位置
（5）由于高度相同，小球飞行时间相同，设飞行时间为t，碰撞过程由动量守恒有：，即。
故答案为：（1）B；（2）B；（3）A；（4）用半径尽量小的圆把多次落点圈住，这个圆心就是小球落点平均位置；（5）
【分析】（1）根据实验原理分析判断；
（2）由分析判断；
（3）根据实验注意事项分析判断；
（5）应用动量守恒定律求解。
12．（2023高二上·顺义期末）某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。实验时电磁打点计时器应接 （选填“直流”或“交流”）电源。某次实验中，得到如图所示的一条点迹清晰的纸带。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。已知重物的质量为m，重力加速度为g。在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量 。
【答案】交流；mghB
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】实验时电磁打点计时器应接交流电源。在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量
【分析】电磁打点计时器应接交流电源，电压为约8V，重物的重力势能减少量等于重力乘以下落高度。
13．（2021高二上·盐城会考）某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。某次实验中，得到如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hA、hB、hC。已知重物的质量为m，重力加速度为g。从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp= 。实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为主要原因是 。
【答案】mghB；阻力对重物做负功，使重物机械能减小
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量为
实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，主要原因是实验过程中阻力对重物做负功，使重物机械能减小。
【分析】根据验证机械能守恒定律以及重力势能的表达式进行分析。
14．（2021高三上·东莞月考）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 。
【答案】（1）1.575
（2）B
（3）
（4）小球在下落过程中受到空气阻力
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，故钢球的直径为
（2）钢球经过B点的速度为
钢球下落过程据机械能守恒定律可得
故要验证机械能守恒定律，还需要测量AB之间的距离H。
故答案为：B。
（3）小球通过光电门时的瞬时速度为
（4）小球减少的重力势能总是略大于增加的动能，可能的原因是小球在下落过程中受到空气阻力。
【分析】(1)游标卡尺读数由主尺读数加游标尺的的读数；
（2）机械能守恒的验证原理是重力势能增加的减少量等于动量的增加量；
（3）由于小球的直径很小，通过光电门的时间很小，所以可以将小球平均速度看做瞬时速度；
（4）小球在运动过程中运动受空气阻力的影响。
15．（2021高一下·陈仓期末）某同学利用重锤的自由落体验证机械能守恒定律，实验时测得重锤由静止开始下落1m时的速度大小为4.4m/s，已知当地的重力加速度g=9.8m/s2，重锤的质量为m（kg）。
（1）重锤从开始下落1m过程中，动能的增量ΔEk= J；重力势能的减少量ΔEP= J；
（2）由计算结果可知，ΔEk ΔEP（选填“>”“<”），其原因主要是： 。
【答案】（1）9.68m；9.8m
（2）<；阻力的影响
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）重锤从开始下落1m过程中，动能的增量为
重力势能的减少量
（2）由第一小题可知ΔEk<ΔEP
重物减小的重力势能总是大于重物动能的增加，其原因主要是在重物下落过程中存在着阻力的作用。
【分析】（1）物体高度下降，重力势能减小。减小的重力势能转化为动能，动能增加。
（2）由于下落过程存在阻力，要克服阻力做功，所以减小的重力势能大于增加的动能。
16．（2020高三上·湖北期中）小李同学利用图①装置验证机械能守恒定律时，打出如图②所示的纸带，已知打点计时器频率为 。
（1）下列关于该实验说法正确的是______。
A．纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用
B．为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点
C．将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦
D．可以选择较轻的物体作为重物以延长下落的时间，实验效果更好
（2）根据图②中纸带的数据，打下C点时重物的速度为 （结果保留2位小数）。
（3）小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物 和 分别进行实验，测得几组数据，并作出 图象，如图③所示，由图象可判断 的质量 的质量（选填“大于”或“小于”）。
【答案】（1）A；C
（2）2.25
（3）大于
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）A．重锤下落时，纸带必须尽量保持竖直以减小摩擦阻力作用，A符合题意；
B．数据处理时，可以选择第一个点作为起点，也可以选择后面的点作为起点，B不符合题意；
C．电磁打点计时器探针与纸带的摩擦较大，改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦，C符合题意；
D．如果选择较轻的物体，会增大空气阻力，给实验带来的误差更大，D不符合题意。
故答案为：AC。（2）C点时重物的速度为 （3）设空气阻力是f，根据动能定理有
整理得
由图像可知
由于P的斜率大于Q的斜率，空气阻力相同，所以P的质量大于Q的质量。
【分析】(1)本实验验证重力势能的减少量等于物体动能的增加量。摩擦阻力的存在会让一部分重力势能转化为热能，应该尽量减少，选择较重的物体。（2）自由落体运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度。（3）物体下落过程，重力做正功，阻力做负功，根据动能定理可以写出 的关系式，对比关系式和函数图象，可得它们的质量关系。
17．（2020高三上·运城月考）某实验小组成员用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。他们在气垫导轨的A位置安装了一个光电门，带有遮光条的滑块与钩码相连，实验时，每次滑块都从B位置由静止释放。
（1）关于实验中的要求，不需要的是_____________
A．滑块和遮光条的质量远大于钩码的质量
B．应使细线与气垫导轨平行
C．应该调节气垫导轨水平
D．位置A，B间的距离适当远些
（2）调节气垫导轨水平后，由静止释放滑块，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t，测得滑块质量为M，钩码质量为m，A、B间的距离为L，遮光条宽度为d，在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL与 （用直接测量的物理量符号表示）相等，则机械能守恒。
（3）多次改变钩码的质量m，滑块每次在位置B由静止释放，记录每次遮光条通过光电门的时间t，作出 图像，如果作出的图像是一条直线，图像与纵轴的截距等于 ，图像的斜率等于 ，则机械能守恒定律同样得到验证。
【答案】（1）A
（2）
（3）；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)验证系统机械能守恒，应将气垫导轨调至水平，使细线与气垫导轨平行，为了减小误差，A与B位置的距离适当大一些。根据机械能守恒表达式可知，实验中不需要满足钩码重力等于绳子的拉力，则不需要使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量
故答案为：A(2)滑块和钩码的速度为
增加的动能为
当系统减少的重力势能与增加的动能相等时，机械能守恒即 (3)由
得
则 图像的纵轴截距为 ，斜率为 ，则机械能守恒。
【分析】（1）该实验中对遮光条的质量没有要求，但是需要遮光条尽可能的窄一些；
（2）重物下落时应遵循机械能守恒定律，即动能的增加量等于重力势能的减小量，利用运动学公式表示出速度v，再化简即可；
（3）结合机械能守恒定理，根据图像的横纵坐标求解图像的形式，求出图像斜率的表达式，根据斜率的表达式分析斜率的意义即可。
18．（2020高三上·济南月考）用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。
通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出AB之间的距离h。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。
（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量________.
A．A点与地面间的距离H B．小铁球的质量m
C．小铁球从A到B的下落时间tAB D．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门时的瞬时速度v= ，若下落过程中机械能守恒，则 与h的关系式为 = 。
【答案】（1）D
（2）；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)A、根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门的距离，故A错误；
B、根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故B错误；
C、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；
D、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确.
故选：D.
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v=
根据机械能的表达式有：mgh=mv2，即
【分析】（1）通过机械能守恒定律来看，等式两边的质量约掉了，故不需要测量质量；
（2）当运动位移很短时，物体的平均速度等于物体运动的瞬时速度，利用宽度除以挡光的时间即可；重物下落时应遵循机械能守恒定律，即动能的增加量等于重力势能的减小量，利用运动学公式表示出速度v，再化简求解h与的关系式。
1 / 1人教版物理必修2同步练习：8.5 实验：验证机械能守恒定律（基础巩固）
一、选择题
1．（2019高一下·江苏期末）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．关于该实验，下列说法不正确的是（ ）
A．重物应选用质量较大的物体 B．两个限位孔应在同一竖直线上
C．打点计时器应接低压交流电源 D．应先释放纸带，后接通电源
2．（高中物理人教版必修2第七章第9节实验：验证机械能守恒定律同步练习）用如图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
3．（高中物理人教版必修2第七章第9节实验：验证机械能守恒定律同步练习）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律.实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中正确的是（ ）
A．用刻度尺测出物体下落高度h，由打点间隔数算出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v= 计算出瞬时速度v
C．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h= 计算得出高度h
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
4．（高中物理人教版必修2第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系同步练习）在利用打点计时器、纸带、橡皮筋等探究功与速度变化的关系时，对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是（ ）
A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为l、2l、3l……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
B．让小车通过相同的距离，第1次力为F，第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……
C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……
D．利用弹簧测力计测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离l，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……
5．（高中物理人教版必修2第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系同步练习）在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，有关小车质量的选择下列说法正确的是（ ）
A．小车质量应该尽量小一些 B．小车质量应该大一些
C．与小车质量无关 D．以上说法都不对
6．（2017高二下·宝应会考）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
二、非选择题
7．（2024高三上·嘉兴模拟） 某校实验小组准备用铁架台、打点计时器、重物等验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。
（1）下列关于该实验说法正确的是____。（多选）
A．必须在接通电源的同时释放纸带
B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量
C．为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点
D．体积相同条件下，重锤质量越大，实验误差越小
（2）图乙中的纸带A和B中，纸带 （选填“A”或“B”）可能是本次实验得到的。
8．（2023高一下·芜湖期末）在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）下列器材中不必要的一项是____（只需填字母代号）．
A．重物 B．纸带 C．天平
D．低压交流电源 E．毫米刻度尺
（2）关于本实验的误差，说法不正确的一项是____
A．选择质量较小的重物，有利于减小误差
B．选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差
C．先松开纸带后接通电源会造成较大的误差
D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
（3）在实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量Ep＝ J，此过程中物体动能的增加量Ek= J．（取g=9.8 m／s2，保留三位有效数字）
9．（2023高一下·梅河口期末）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 /cm A点瞬时速度/（m﹒s-1） /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）瞬时速度 m/s， m/s。（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/s）
10．（2023·天津市）验证机械能守恒的实验
如图放置实验器材，接通电源，释放托盘与砝码，并测得：
作者的备注：此处绘图粗糙，连接遮光片小车与托盘砝码的绳子应与桌面平行；原卷中已说明，遮光片与小车位于气垫导轨上（视为无摩擦力），这里没有画出。
a．遮光片长度d
b．遮光片小车到光电门长度l
c．遮光片小车通过光电门时间Δt
d．托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2
（1）小车通过光电门时的速度为 ；
（2）从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为 ，动能增加量为 ；
（3）改变l，做多组实验，做出如图以l为横坐标。以为纵坐标的图像，若机械能守恒成立，则图像斜率为 。
11．（2023高二下·武功月考）某同学利用图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验。在水平地面上依次铺上白纸、复写纸，记下小球抛出点在记录纸上的垂直投影点O。实验时，先调节轨道末端水平，使A球多次从斜轨上位置P静止释放，根据白纸上小球多次落点的痕迹找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，根据小球在白纸上多次落点的痕迹分别找到碰后两球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF。
（1）关于实验器材，下列说法正确的是______
A．A球的质量可以小于B球的质量
B．该实验不需要秒表计时
C．实验轨道必须光滑
（2）本实验除了要测量OD，OE，OF的值以外，还必须要测量的物理量有______
A．抛出点距地面的高度H
B．小球A的质量和小球B的质量
C．小球A开始释放的高度h
（3）关于实验操作，下列说法正确的是______
A．A球每次必须从同一位置由静止释放
B．实验过程中白纸和复写纸可以随时调整位置
C．B球的落点并不重合，说明该同学的实验操作出现了错误
（4）由于偶然误差的因素存在，重复操作时小球落点不完全重合是正常的，落点的确定方法是 .
（5）若满足关系式 ，则可以认为两球碰撞前后动量守恒（用所测物理量表示）。
12．（2023高二上·顺义期末）某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。实验时电磁打点计时器应接 （选填“直流”或“交流”）电源。某次实验中，得到如图所示的一条点迹清晰的纸带。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。已知重物的质量为m，重力加速度为g。在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量 。
13．（2021高二上·盐城会考）某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。某次实验中，得到如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hA、hB、hC。已知重物的质量为m，重力加速度为g。从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp= 。实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为主要原因是 。
14．（2021高三上·东莞月考）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 。
15．（2021高一下·陈仓期末）某同学利用重锤的自由落体验证机械能守恒定律，实验时测得重锤由静止开始下落1m时的速度大小为4.4m/s，已知当地的重力加速度g=9.8m/s2，重锤的质量为m（kg）。
（1）重锤从开始下落1m过程中，动能的增量ΔEk= J；重力势能的减少量ΔEP= J；
（2）由计算结果可知，ΔEk ΔEP（选填“>”“<”），其原因主要是： 。
16．（2020高三上·湖北期中）小李同学利用图①装置验证机械能守恒定律时，打出如图②所示的纸带，已知打点计时器频率为 。
（1）下列关于该实验说法正确的是______。
A．纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用
B．为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点
C．将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦
D．可以选择较轻的物体作为重物以延长下落的时间，实验效果更好
（2）根据图②中纸带的数据，打下C点时重物的速度为 （结果保留2位小数）。
（3）小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物 和 分别进行实验，测得几组数据，并作出 图象，如图③所示，由图象可判断 的质量 的质量（选填“大于”或“小于”）。
17．（2020高三上·运城月考）某实验小组成员用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。他们在气垫导轨的A位置安装了一个光电门，带有遮光条的滑块与钩码相连，实验时，每次滑块都从B位置由静止释放。
（1）关于实验中的要求，不需要的是_____________
A．滑块和遮光条的质量远大于钩码的质量
B．应使细线与气垫导轨平行
C．应该调节气垫导轨水平
D．位置A，B间的距离适当远些
（2）调节气垫导轨水平后，由静止释放滑块，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t，测得滑块质量为M，钩码质量为m，A、B间的距离为L，遮光条宽度为d，在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL与 （用直接测量的物理量符号表示）相等，则机械能守恒。
（3）多次改变钩码的质量m，滑块每次在位置B由静止释放，记录每次遮光条通过光电门的时间t，作出 图像，如果作出的图像是一条直线，图像与纵轴的截距等于 ，图像的斜率等于 ，则机械能守恒定律同样得到验证。
18．（2020高三上·济南月考）用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。
通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出AB之间的距离h。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。
（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量________.
A．A点与地面间的距离H B．小铁球的质量m
C．小铁球从A到B的下落时间tAB D．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门时的瞬时速度v= ，若下落过程中机械能守恒，则 与h的关系式为 = 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】为了让重物的运动接近自由落体，忽略阻力，重物应选择质量大体积小的物体，A不符合题意；为了减小摩擦力，限位孔应在同一竖直线上；B不符合题意；电磁打点计时器应接4-6V的交流电源，应采用低压交流电源；C不符合题意；实验时，应先接通电源，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，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】为了使纸带记录小车的运动全过程，需要先接通电源，再释放小车。
2．【答案】A
【知识点】验证机械能守恒定律
【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。故A选项正确。
故答案为：A
【分析】由于阻力存在，合力减小，相同为以下重力做功比合力做的总共多，重力势能减小量大，动能增加量小。
3．【答案】D
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】瞬时速度应由纸带根据v= 求出，因为重物下落过程中受到阻力作用，实际加速度小于当地重力加速度，不能用v= 来求速度，故AB错误；应用米尺量出纸带下落高度，不能用h= 求高度，故C错误；下落高度应用米尺测量，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测出瞬时速度，故D选项正确.
故答案为：D
【分析】验证机械能守恒需寻找势能减小量和动能增加量。
4．【答案】C
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】在本实验中，并没有通过实验求功的大小，而是用几条相同的橡皮筋，保持拉伸的长度相同，每次选用不同的条数n，则此时橡皮筋对小车做的功就应该是一条橡皮筋做功的n倍.所以选项C符合题意.
故答案为：C。
【分析】实验过程中是无法直接测量每一个橡皮筋所做功的具体数值的，所以采用此方法进行实验，同样的橡皮筋劲度系数一样，当拉长相同时，然后释放所做的功都一致，此题属于常识性问题。
5．【答案】B
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】此实验中，如果小车质量较轻，操作更困难；再者质量小，小车获得速度会大些，会造成纸带上的点太少，不便于处理纸带，所以B符合题意.
故答案为：B。
【分析】此题比较简单，属于常识性问题，实验的过程中应采取尽量减小误差的方式进行。
6．【答案】D
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】解：A、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；
B、先用手提住连着重物的纸带穿过限位孔，且尽量远离打点计时器，故B错误；
C、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；
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，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．
7．【答案】（1）B；D
（2）A
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）A、为了充分利用纸带，应先接通电源再释放纸带，故A错误；
B、利用本装置验证机械能守恒定律，由于验证机械能守恒的表达式中，质量可以约去，所以可以不测量重物的质量，故B正确；
C、验证机械能守恒的表达式为
为了验证机械能守恒，不一定需要选择纸带上打出的第一个点作为起点，故C错误；
D、体积相同的条件下，重锤质量越大，空气阻力的影响越小，实验误差越小，故D正确。
故答案为：BD。
（2）根据
由图可知纸带A中相等时间相邻位移差大约为0.4cm，则纸带A可能是本次实验得到的。
【分析】熟悉掌握打点计时器的使用方法及操作步骤。根据实验原理分析实验中所需测量的数据及对实验的操作要求。重物做自由落体运动，在连续相等时间内通过位移差为定值。
8．【答案】（1）C
（2）A
（3）2.28；2.26
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）验证机械能守恒定律，重力势能的减少量等于动能的增加量，即，故本实验不需要天平测量重物的质量；打点计时器工作电压为：低压交流电；利用打点好的纸带和毫米刻度尺测量重物的速度及重物下落的高度。故答案为：C。
（2）A、本实验利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，那么重物下落过程要求只受重力，故实验中，要求重物质量大，体积小，从而减少空气阻力，进而减少系统误差。A错误，符合题意；
B、本实验利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，这样的纸带保证物体受的阻力较小，有利于减小误差，B正确，不符合题意；
C、先松开纸带，后接通电源，没有办法判断重物下落过程所受的阻力的大小，易造成较大的误差，C正确，不符合题意；
D、 实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用 ，故实验操作前，尽量减少阻力。D正确，不符合题意。
故答案为：A。
（3） 从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量；
重物在B点的速度，从O到打下B点的过程中，动能增加量
【分析】本题考查验证机械能守恒定律的实验，要求学生对实验原理、操作步骤熟练掌握，本实验系统误差来源于重物下落过程受到的阻力，偶然误差来源于长度的测量，实验原理是：重物重力势能的减少量在误差允许的范围内等于动能的增加量。
9．【答案】（1）左
（2）0.90；3.20
（3）2.83；2.94
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）纸带在重物作用下做加速运动，相邻时间间隔内运动的距离越来越大，由纸带可知， 连接重物的夹子应夹在纸带的左端；
（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知，瞬时速度，
（3）动能的增加量为， 力势能减少量为。
【分析】（1）根据相邻时间间隔内运动的距离越来越大得出连接重物的夹子应夹在纸带的左端；
（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度得出A、B两点的瞬时速度；
（3）根据动能的表达式得出动能的增加量，利用重力势能的表达式得出重力势能的减少量。
10．【答案】（1）
（2）m1gl；
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）小车通过光电门时的速度为：；
(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为：；
系统动能增加量为：；
(3)做多组实验，做出如图以l为横坐标。以为纵坐标的图像，若机械能守恒成立：
整理：
则图像斜率为
答案：（1）；
(2)；
；
(3)
【分析】（1）较短距离或很短时间内的平均速度近似等于小车通过光电门时的瞬时速度，即遮光条的长度与遮光时间的比值；
(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，托盘和砝码的重力势能减小即系统重力势能减少量；托盘与砝码，小车与遮光条整个系统由静止到获得速度可知系统动能增加量。
(3)若机械能守恒成立，应用机械能守恒列方程，整理出解析式，即可解得图像斜率。
11．【答案】（1）B
（2）B
（3）A
（4）用半径尽量小的圆把多次落点圈住，这个圆心就是小球落点平均位置
（5）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）A.为了测量小球A碰后速度，需要小球A碰后速度依然向右，则A球质量要大于B球质量，故A不符合题意；
B.本实验通过位移信息来间接反应速度大小，因此不需要秒表计时来测量速度，故B符合题意；
C.实验只需要小球从相同位置释放，获得相同速度，轨道是否光滑没有影响，故C不符合题意。
故答案为：B
（2）由动量守恒有：，可见还需要测量小球A和小球B的质量。
故答案为：B
（3）A.小球每次碰撞前速度要相同，所以释放位置相同，故A符合题意；
B.实验中复写纸可以随时调整位置，但白纸不能随时调整位置，否则会使记录的落点位置发生变化，故B不符合题意；
C.B球的落点并不重合，属于实验的系统误差，并不说明该同学的实验操作出现问题，故D不符合题意。
故答案为：A
（4）用半径尽量小的圆把多次落点圈住，这个圆心就是小球落点平均位置
（5）由于高度相同，小球飞行时间相同，设飞行时间为t，碰撞过程由动量守恒有：，即。
故答案为：（1）B；（2）B；（3）A；（4）用半径尽量小的圆把多次落点圈住，这个圆心就是小球落点平均位置；（5）
【分析】（1）根据实验原理分析判断；
（2）由分析判断；
（3）根据实验注意事项分析判断；
（5）应用动量守恒定律求解。
12．【答案】交流；mghB
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】实验时电磁打点计时器应接交流电源。在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量
【分析】电磁打点计时器应接交流电源，电压为约8V，重物的重力势能减少量等于重力乘以下落高度。
13．【答案】mghB；阻力对重物做负功，使重物机械能减小
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量为
实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，主要原因是实验过程中阻力对重物做负功，使重物机械能减小。
【分析】根据验证机械能守恒定律以及重力势能的表达式进行分析。
14．【答案】（1）1.575
（2）B
（3）
（4）小球在下落过程中受到空气阻力
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，故钢球的直径为
（2）钢球经过B点的速度为
钢球下落过程据机械能守恒定律可得
故要验证机械能守恒定律，还需要测量AB之间的距离H。
故答案为：B。
（3）小球通过光电门时的瞬时速度为
（4）小球减少的重力势能总是略大于增加的动能，可能的原因是小球在下落过程中受到空气阻力。
【分析】(1)游标卡尺读数由主尺读数加游标尺的的读数；
（2）机械能守恒的验证原理是重力势能增加的减少量等于动量的增加量；
（3）由于小球的直径很小，通过光电门的时间很小，所以可以将小球平均速度看做瞬时速度；
（4）小球在运动过程中运动受空气阻力的影响。
15．【答案】（1）9.68m；9.8m
（2）<；阻力的影响
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）重锤从开始下落1m过程中，动能的增量为
重力势能的减少量
（2）由第一小题可知ΔEk<ΔEP
重物减小的重力势能总是大于重物动能的增加，其原因主要是在重物下落过程中存在着阻力的作用。
【分析】（1）物体高度下降，重力势能减小。减小的重力势能转化为动能，动能增加。
（2）由于下落过程存在阻力，要克服阻力做功，所以减小的重力势能大于增加的动能。
16．【答案】（1）A；C
（2）2.25
（3）大于
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）A．重锤下落时，纸带必须尽量保持竖直以减小摩擦阻力作用，A符合题意；
B．数据处理时，可以选择第一个点作为起点，也可以选择后面的点作为起点，B不符合题意；
C．电磁打点计时器探针与纸带的摩擦较大，改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦，C符合题意；
D．如果选择较轻的物体，会增大空气阻力，给实验带来的误差更大，D不符合题意。
故答案为：AC。（2）C点时重物的速度为 （3）设空气阻力是f，根据动能定理有
整理得
由图像可知
由于P的斜率大于Q的斜率，空气阻力相同，所以P的质量大于Q的质量。
【分析】(1)本实验验证重力势能的减少量等于物体动能的增加量。摩擦阻力的存在会让一部分重力势能转化为热能，应该尽量减少，选择较重的物体。（2）自由落体运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度。（3）物体下落过程，重力做正功，阻力做负功，根据动能定理可以写出 的关系式，对比关系式和函数图象，可得它们的质量关系。
17．【答案】（1）A
（2）
（3）；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)验证系统机械能守恒，应将气垫导轨调至水平，使细线与气垫导轨平行，为了减小误差，A与B位置的距离适当大一些。根据机械能守恒表达式可知，实验中不需要满足钩码重力等于绳子的拉力，则不需要使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量
故答案为：A(2)滑块和钩码的速度为
增加的动能为
当系统减少的重力势能与增加的动能相等时，机械能守恒即 (3)由
得
则 图像的纵轴截距为 ，斜率为 ，则机械能守恒。
【分析】（1）该实验中对遮光条的质量没有要求，但是需要遮光条尽可能的窄一些；
（2）重物下落时应遵循机械能守恒定律，即动能的增加量等于重力势能的减小量，利用运动学公式表示出速度v，再化简即可；
（3）结合机械能守恒定理，根据图像的横纵坐标求解图像的形式，求出图像斜率的表达式，根据斜率的表达式分析斜率的意义即可。
18．【答案】（1）D
（2）；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)A、根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门的距离，故A错误；
B、根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故B错误；
C、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；
D、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确.
故选：D.
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v=
根据机械能的表达式有：mgh=mv2，即
【分析】（1）通过机械能守恒定律来看，等式两边的质量约掉了，故不需要测量质量；
（2）当运动位移很短时，物体的平均速度等于物体运动的瞬时速度，利用宽度除以挡光的时间即可；重物下落时应遵循机械能守恒定律，即动能的增加量等于重力势能的减小量，利用运动学公式表示出速度v，再化简求解h与的关系式。
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