【期末押题预测】期末核心考点 实验：验证机械能守恒定律（含解析）2024-2025学年高一下学期物理 人教版（2019）
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| 名称 | 【期末押题预测】期末核心考点 实验：验证机械能守恒定律（含解析）2024-2025学年高一下学期物理 人教版（2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-06-08 23:31:40 | ||
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文档简介
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期末核心考点 实验：验证机械能守恒定律
一．选择题（共7小题）
1．（2024 江苏学业考试）在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，为减小阻力对实验的影响，下列操作可行的是（ ）
A．选用体积大的重锤
B．安装打点计时器时两限位孔在同一水平面上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落过程中，手始终提住纸带上端，保持纸带竖直
2．（2024春 如皋市校级月考）某实验小组利用自由落体运动验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。不同同学在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2024春 盐城期中）在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．实验中可以不用天平测出重物的质量
B．实验时接通电源和释放纸带应同时进行
C．实验中选用重物的体积越大实验误差一定越小
D．实验中把秒表测得的时间代入v＝gt，计算重锤的速度
4．（2024春 西湖区校级期中）在“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“验证机械能守恒定律”三个实验中，下列器材都必须要用到的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2024 任城区校级模拟）某同学利用如图甲所示的装置，探究物块a上升的最大高度H与物块b距地面高度h的关系，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量，初始时物块a静止在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现将物块b由静止释放，b碰到地面后不再反弹，测出物块a上升的最大高度为H，此后每次释放物块b时，物块a均静止在地面上，物块b着地后均不再反弹，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，测量多组（H，h）的数值，然后做出H﹣h图像（如图乙所示），图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为m1、m2，则以下给出的四项判断中正确的是（ ）
①物块a，b的质量之比
②物块a、b的质量之比
③H﹣h图像的斜率为k取值范围是0＜k＜1
④H﹣h图像的斜率为k取值范围是1＜k＜2
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
6．（2023秋 广陵区校级期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中。下列说法正确的是（ ）
A．不需要测量重物的质量
B．用干电池给打点计时器供电
C．接通电源的同时释放纸带
D．重物下落过程中手始终提住纸带的上端
7．（2023秋 江宁区期末）用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上
B．实验中不需要天平和刻度尺
C．可以利用公式v＝gt计算重物的速度
D．测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些
二．多选题（共3小题）
（多选）8．（2024春 南昌期末）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，研究重物从静止开始下落过程中打点计时器打出的一条纸带，在纸带打下的一系列点中，O为起点，取OA段进行实验数据分析，结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量。造成这一结果可能的原因是（ ）
A．接通电源前释放了纸带
B．重物下落的过程中存在摩擦力和空气阻力
C．重物落地后反弹或打点计时器电压过大
D．末位置的瞬时速度计算错误
（多选）9．（2024 龙凤区校级开学）如图所示是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．安装打点计时器时，应使限位孔处于竖直方向
B．重物应选用密度大的物体
C．应先释放纸带，后接通电源
D．重物减少的重力势能略小于增加的动能
（多选）10．（2023秋 浙江期中）下列实验中，说法正确的是（ ）
A．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，应先接通电源再释放小车
B．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验前应该先把弹簧水平放置测量其原长
C．在“探究平抛运动的特点”的实验中，实验所用斜槽应尽量光滑
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上
三．填空题（共3小题）
11．（2025春 余姚市校级期中）在“验证机械能守恒定律”实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带。相邻计数点时间间隔为0.04s，则打点计时器打B点时的速度是vB＝ m/s；从起点O到打下B点过程中，物体的重力势能减少Ep＝ J，此过程中物体动能的增加量Ek＝ J。（g取10m/s2，计算结果都保留3位有效数字）
12．（2024春 铜山区期中）某实验小组用落体法验证机械能守恒定律。将打点计时器固定在铁架台上，使重动纸带从静止开始自由下落，通过处理纸带来分析重物下落过程中的机械能是否守恒。
（1）本实验中，不同组学生在操作过程中出现如图四种情况，其中正确的是 。
（2）以下 操作有利于较好的完成本次实验。
A.尽量选质量大、体积小的重物
B.重物质量一定要先测量出来
C.纸带越长越好
D.纸带上选择的第一个计数点对应物体速度一定要为0
（3）正确操作后，得到如图所示的一条纸带，已知图中相邻两点时间间隔为0.02s。则打B点时，物体速度大小vB＝ m/s（结果保留两位小数）。
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，测量出下落距离h，作出图像应是 。
（5）某同学在实验中发现，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，出现这一结果的原因可能是 。
A.工作电压偏高
B.存在空气阻力和摩擦力
C.接通电源前释放了纸带
13．（2024春 海淀区校级期中）某同学利用如图甲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，得到如图乙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ΔEp＝ 。
四．实验题（共2小题）
14．（2025春 南京期中）某小组同学利用如图1所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是 。
A．为了完成该实验，必须测出重锤的质量m
B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤尽量远离打点计时器
C．为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v
D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式ΔEp＝mgh计算重力势能的减少量
（2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个清晰的计数点，打点计时器的工作频率为50Hz，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出。用刻度尺测得OA＝4.60cm，AB＝14.40cm，BC＝23.60cm。重锤的质量为1.00kg，当地的重力加速度g＝9.80m/s2。则：
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为v＝ m/s；从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量ΔEk＝ J，重力势能减少量ΔEp＝ J。（计算结果均保留三位有效数字）
（3）利用该实验数据作出重锤下落速度的平方v2与下落高度h之间的图像，下列图像中可能正确的是 。
15．（2025春 重庆校级月考）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA＝300g，mB＝100g，A从高处由静止开始下落，B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，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），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T＝0.02s，则：
（1）在打点0～5过程中系统势能的减小量ΔEp＝ J，系统动能的增加量ΔEk＝ J（重力加速度g＝9.8m/s2，结果均保留三位有效数字）。
（2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 。
A．工作电压偏高
B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C．先释放重物，后接通电源打出纸带
D．利用公式计算重物速度
（3）用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g＝ m/s2（结果保留三位有效数字）。
期末核心考点 实验：验证机械能守恒定律
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．（2024 江苏学业考试）在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，为减小阻力对实验的影响，下列操作可行的是（ ）
A．选用体积大的重锤
B．安装打点计时器时两限位孔在同一水平面上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落过程中，手始终提住纸带上端，保持纸带竖直
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】C
【分析】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。
【解答】解：A、为减小阻力对实验的影响，应选用体积小，密度大的重锤，故A错误；
B、根据实验原理可知，安装打点计时器时两限位孔在同一竖直线上，故B错误；
CD、释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，重锤下落过程中，手不能提住纸带上端，应让纸带随着重锤自由下落，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道实验的原理，以及操作中的注意事项。
2．（2024春 如皋市校级月考）某实验小组利用自由落体运动验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。不同同学在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】比较思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】B
【分析】实验过程中电源使用交流电源，且重物要尽量靠近打点计时器；
【解答】解：根据题图中各装置的特点分析，由于打点计时器应该接交流电源，接直流电源的不能打点。为了减少阻力带来的误差，应在上端用手竖直提着纸带。故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作并能分析误差。
3．（2024春 盐城期中）在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．实验中可以不用天平测出重物的质量
B．实验时接通电源和释放纸带应同时进行
C．实验中选用重物的体积越大实验误差一定越小
D．实验中把秒表测得的时间代入v＝gt，计算重锤的速度
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；实验探究题；定性思想；推理法；机械能守恒定律应用专题．
【答案】A
【分析】实验中不需要用天平测出重物的质量，因为在自由落体运动中势能和动能中质量在等式中可以消去；
根据电流频率可以计算纸带上相邻两点的时间；
实验中选用重物的体积越大可能使得重物受到空气阻力越大，实验误差也越大。
【解答】解：A、实验中不需要用天平测出重物的质量，因为在自由落体运动中势能和动能中质量在等式中可以消去，即ghv2，故A正确；
B、为充分利用纸带，实验时应先接通电源，然后再释放纸带，故B错误；
C、实验中选用重物的体积越大可能使得重物受到空气阻力越大，实验误差也越大，故C错误；
D、应根据打出的纸带应用匀变速直线运动的推论求出重锤的速度，不能由v＝gt求出重锤速度，故D错误；
故选：A。
【点评】利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，实验中不需要用天平测出重物的质量，也不需要用秒表测出重物下落的时间，实验中应选用最初两点间距离接近2mm 的纸带进行数据处理，这是为了选出初速度接近0的纸带，即自由落体运动。
4．（2024春 西湖区校级期中）在“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“验证机械能守恒定律”三个实验中，下列器材都必须要用到的是（ ）
A． B．
C． D．
【考点】验证机械能守恒定律；探究小车速度随时间变化的规律；探究加速度与力、质量之间的关系．
【专题】定性思想；实验分析法；直线运动规律专题；牛顿运动定律综合专题；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】B
【分析】根据“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”和“验证机械能守恒定律”的实验原理分析判断。
【解答】解：由三个实验的原理可知秒表三个实验都用不到，重物只有验证机械能实验用得到，测力计在探究加速度与力、质量的关系实验中用，刻度尺三个实验都需要用来测量纸带点间距。故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题关键掌握“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”和“验证机械能守恒定律”的实验原理。
5．（2024 任城区校级模拟）某同学利用如图甲所示的装置，探究物块a上升的最大高度H与物块b距地面高度h的关系，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量，初始时物块a静止在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现将物块b由静止释放，b碰到地面后不再反弹，测出物块a上升的最大高度为H，此后每次释放物块b时，物块a均静止在地面上，物块b着地后均不再反弹，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，测量多组（H，h）的数值，然后做出H﹣h图像（如图乙所示），图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为m1、m2，则以下给出的四项判断中正确的是（ ）
①物块a，b的质量之比
②物块a、b的质量之比
③H﹣h图像的斜率为k取值范围是0＜k＜1
④H﹣h图像的斜率为k取值范围是1＜k＜2
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；定量思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】根据题意分析可知，a物块经历两个运动过程，先对整体运用动能定理，再对a物块运用动能定理列式得到H与h的关系式，根据图像斜率分析求解a、b质量之比；最后根据a物块上升，b物块下降质量需满足的条件求解k的取值范围。
【解答】解：①②、物块a的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块b释放后，在绳子拉力的作用下加速上升，与此同时物块b加速下降，速率与物块a相同，第二个阶段为物块b落地后，物块a在重力的作用下减速上升直至最高点（即竖直上抛运动）。
第一阶段对整体由动能定理有：
第二阶段对物块a由动能定理有：
联立以上两式可得：
结合图像可得直线的斜率为：
变形可知：
故①错误，②正确；
③④、根据题意，要将物块a拉起，需满足：m2＞m1
因此有：
即：1＜k＜2
故③错误，④正确。故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】该题考查连接体问题中动能定理的应用，a物块经历两个运动过程试分析该题时容易忽视的细节，需要强化对多过程问题训练，题目难度适中。
6．（2023秋 广陵区校级期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中。下列说法正确的是（ ）
A．不需要测量重物的质量
B．用干电池给打点计时器供电
C．接通电源的同时释放纸带
D．重物下落过程中手始终提住纸带的上端
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；归纳法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】A
【分析】根据机械能守恒定律分析；干电池只能提供直流电；要先接通电源后释放纸带；在实验中要减小摩擦力的影响，据此分析。
【解答】解：A．在验证机械能守恒定律的实验中，其原理为
或
显然等式两边的质量可以约掉，因此该实验不需要测量重物的质量，故A正确；
B．打点计时器使用的是交流电源，而干电池只能提供直流电，不能让打点计时器正常工作，故B错误；
C．为了充分利用纸带，在纸带上尽可能的多打一些点，在实验操作中需先接通电源，待打点稳定后释放纸带，故C错误；
D．重物下落过程中手始终扶着纸带的上端，保证纸带与限位孔在同一直线上以减小因摩擦而引起的实验误差，但是不能用手提着纸带，故D错误。
故选：A。
【点评】掌握“验证机械能守恒定律”的实验原理和实验注意事项是解题的基础。
7．（2023秋 江宁区期末）用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上
B．实验中不需要天平和刻度尺
C．可以利用公式v＝gt计算重物的速度
D．测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；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。
【解答】解：A．为了减小纸带与打点计时器之间的摩擦，打点计时器两个限位孔需要在同一竖直线上，故A错误；
B．实验中需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平，故B错误；
C．不可以利用公式v＝gt计算重物的速度，否则就失去了验证的意义，故C错误；
D．为了减小误差，测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些，故D正确。
故选：D。
【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验。
二．多选题（共3小题）
（多选）8．（2024春 南昌期末）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，研究重物从静止开始下落过程中打点计时器打出的一条纸带，在纸带打下的一系列点中，O为起点，取OA段进行实验数据分析，结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量。造成这一结果可能的原因是（ ）
A．接通电源前释放了纸带
B．重物下落的过程中存在摩擦力和空气阻力
C．重物落地后反弹或打点计时器电压过大
D．末位置的瞬时速度计算错误
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】AD
【分析】根据系统误差产生的原因判断。
【解答】解：A．重物重力势能的减小量小于动能的增加量，出现这一结果的原因可能是接通电源前释放了纸带，导致打点计时器打O点时重物的速度大于零，即打O点时重物的速度不为0，故A正确；
B．重物下落过程存在空气阻力和摩擦力会导致重物重力势能的减小量大于动能的增加量，故B错误；
C．重物触底反弹可能会导致计算末动能减少，会导致重物重力势能的减小量大于动能的增加量，打点计算器工作电压偏高不会影响重物重力势能的减小量和动能的增加量，故C错误；
D．若末位置的瞬时速度计算错误，也会导致重力势能的减小量与动能的增加量不相等，可能出现重力势能的减小量小于动能的增加量，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验，围绕实验原理、实验过程找出误差的原因。
（多选）9．（2024 龙凤区校级开学）如图所示是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．安装打点计时器时，应使限位孔处于竖直方向
B．重物应选用密度大的物体
C．应先释放纸带，后接通电源
D．重物减少的重力势能略小于增加的动能
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】AB
【分析】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。
【解答】解：A、为了减小摩擦阻力，限位孔应在同一竖直线上，故A正确
B、重物最好选用密度较大的材料，来减小阻力的影响，故B正确。
C、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C错误；
D、重物的重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力。故D错误；
故选：AB。
【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验。
（多选）10．（2023秋 浙江期中）下列实验中，说法正确的是（ ）
A．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，应先接通电源再释放小车
B．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验前应该先把弹簧水平放置测量其原长
C．在“探究平抛运动的特点”的实验中，实验所用斜槽应尽量光滑
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上
【考点】验证机械能守恒定律；探究小车速度随时间变化的规律；探究弹簧弹力与形变量的关系；探究平抛运动的特点．
【专题】定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】AD
【分析】根据打点计时器的特点和操作要求判断先后顺序；
根据”探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验原理，从考虑弹簧的自重的角度判断；
根据平抛的特点，只要求抛出的初速度相同；
根据打点计时器的特点和要求判断操作正误。
【解答】解：A、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，为了有效利用纸带，应先接通电源再释放小车，故A正确；
B、在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验前应该先把弹簧竖直悬挂在铁架台上，测出弹簧在竖直方向时的原长，消除自重的影响，故B错误；
C、在“探究平抛运动的特点”的实验中，实验所用斜槽是否光滑对实验的结果没有影响，但要求每次均从同一位置静止释放小球，故C错误；
D、在“验证机械能守恒定律”的实验中，安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上，减小纸带与打点计时器间的阻力，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查多个实验，要求掌握利用纸带计算各计数点的速度，利用图象计算加速度。本题主要考查了胡克定律的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合图像的物理意义和胡克定律即可完成分析。
三．填空题（共3小题）
11．（2025春 余姚市校级期中）在“验证机械能守恒定律”实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带。相邻计数点时间间隔为0.04s，则打点计时器打B点时的速度是vB＝ 2.13 m/s；从起点O到打下B点过程中，物体的重力势能减少Ep＝ 2.33 J，此过程中物体动能的增加量Ek＝ 2.26 J。（g取10m/s2，计算结果都保留3位有效数字）
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；推理论证能力．
【答案】2.13，2.33，2.26。
【分析】根据匀变速直线运动瞬时速度与平均速度的关系结合动能和重力势能表达式列式求解。
【解答】解：根据匀变速直线运动瞬时速度和平均速度的关系，有vBm/s＝2.13m/s；从起点O到打下B点过程中，物体的重力势能减少Ep＝mghB＝1×10×23.25×10﹣2J＝2.33J，此过程中物体动能的增加量Ekm1×2.132J≈2.26J。
故答案为：2.13，2.33，2.26。
【点评】考查机械能守恒定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。
12．（2024春 铜山区期中）某实验小组用落体法验证机械能守恒定律。将打点计时器固定在铁架台上，使重动纸带从静止开始自由下落，通过处理纸带来分析重物下落过程中的机械能是否守恒。
（1）本实验中，不同组学生在操作过程中出现如图四种情况，其中正确的是 B 。
（2）以下 A 操作有利于较好的完成本次实验。
A.尽量选质量大、体积小的重物
B.重物质量一定要先测量出来
C.纸带越长越好
D.纸带上选择的第一个计数点对应物体速度一定要为0
（3）正确操作后，得到如图所示的一条纸带，已知图中相邻两点时间间隔为0.02s。则打B点时，物体速度大小vB＝ 0.59 m/s（结果保留两位小数）。
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，测量出下落距离h，作出图像应是 C 。
（5）某同学在实验中发现，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，出现这一结果的原因可能是 B 。
A.工作电压偏高
B.存在空气阻力和摩擦力
C.接通电源前释放了纸带
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；实验探究题；定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】（1）B；（2）A；（3）0.59；（4）C；（5）B。
【分析】（1）根据该实验的注意事项，即可分析判断；
（2）根据该实验的注意事项、操作步骤及原理，即可分析判断；
（3）根据匀变速直线运动中平均速度的推论列式，即可分析判断；
（4）根据机械能守恒定律列式，即可分析判断；
（5）根据该实验的操作步骤、注意事项及原理，即可分析判断。
【解答】解：（1）打点计时器使用交流电源，为充分利用纸带重物应靠近打点计时器，为减小阻力对实验的影响，应将纸带竖直提起，故B正确，ACD错误；
故选：B。
（2）A.尽量选质量大、体积小的重物，可以最大限度的减小空气阻力对重锤的影响，故A正确；
B.重物质量不需要先测量出来，因为重物的动能增加量和重力势能减小量中，都包含重物的质量，验证守恒的时候可以约去，故B错误；
C.纸带不是越长越好，能够得到需要的点迹即可，故C错误；D.纸带上选择的第一个计数点对应物体速度不一定要为0，故D错误；
故选：A。
（3）根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度可得，打B点时的速度大小为：。
（4）重物下落过程，由机械能守恒定律得：mgh，
整理得：g h，
则h图像是正比例函数图像，是过坐标原点的倾斜直线，故C正确，ABD错误；
故选：C。
（5）A.工作电压偏高，会导致打出的点为短线，不会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故A错误；
B.重物下落过程存在空气阻力和摩擦力，要克服阻力做功，机械能有损失，会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故B正确；
C.接通电源前释放了纸带，会降低纸带的利用率，不会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故C错误；
故选：B。
故答案为：（1）B；（2）A；（3）0.59；（4）C；（5）B。
【点评】本题考查验证机械能守恒定律，解决本题的关键是明确实验原理，掌握实验正确的步骤和实验中需要注意的问题，也要能题图中获取有用信息。
13．（2024春 海淀区校级期中）某同学利用如图甲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 交流 （选填“直流”或“交流”）电源。某次实验中，得到如图乙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ΔEp＝ mghB 。
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；定性思想；方程法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】交流；mghB。
【分析】根据打点计时器使用交流电源进行判断；根据重物下降的高度求出重力势能的减小量。
【解答】解：常用的电磁打点计时器使用的是交流电；重物由O点运动到B点过程中，重物的重力势能的减少量为：ΔEp＝mghB。
故答案为：交流；mghB。
【点评】考查验证机械能守恒定律的实验，掌握重物的重力势能减少量求解公式，同时要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．
四．实验题（共2小题）
14．（2025春 南京期中）某小组同学利用如图1所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是 D 。
A．为了完成该实验，必须测出重锤的质量m
B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤尽量远离打点计时器
C．为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v
D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式ΔEp＝mgh计算重力势能的减少量
（2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个清晰的计数点，打点计时器的工作频率为50Hz，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出。用刻度尺测得OA＝4.60cm，AB＝14.40cm，BC＝23.60cm。重锤的质量为1.00kg，当地的重力加速度g＝9.80m/s2。则：
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为v＝ 1.90 m/s；从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量ΔEk＝ 1.81 J，重力势能减少量ΔEp＝ 1.86 J。（计算结果均保留三位有效数字）
（3）利用该实验数据作出重锤下落速度的平方v2与下落高度h之间的图像，下列图像中可能正确的是 B 。
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】应用题；定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】（1）D；（2）1.90；1.81；1.86；（3）B。
【分析】（1）根据实验原理与实验需要测量的量分析答题；
（2）根据实验注意事项与实验数据处理方法分析答题；
（3）根据功能关系求出图像的函数表达式，然后分析图示图像答题。
【解答】解：（1）A、实验需要验证重力势能的减少量与动能增加量间的关系，重锤的质量可以约去，不需要测出重锤的质量m，故A错误；
B、为充分利用纸带，释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤靠近打点计时器，故B错误；
C、如果根据公式计算重锤的速度v，就等于间接用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的意义，故C错误；
D、为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式ΔEp＝mgh计算重力势能的减少量，故D正确。
（2）打点计时器的工作频率为50Hz，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出，相邻计数点间的时间间隔t＝5Ts＝0.1s，
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为vm/s＝1.90m/s；
从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量ΔEkJ≈1.81J，
重力势能减少量ΔEp＝mg（OA+AB）＝1.00×9.8×（4.60+14.40）×10﹣2J≈1.86J。
（3）由机械能守恒定律得mgh，整理得v2＝2gh，故B正确，ACD错误。
故选：B。
故答案为：（1）D；（2）1.90；1.81；1.86；（3）B。
【点评】解决本题的关键是掌握实验的原理，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
15．（2025春 重庆校级月考）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA＝300g，mB＝100g，A从高处由静止开始下落，B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，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），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T＝0.02s，则：
（1）在打点0～5过程中系统势能的减小量ΔEp＝ 1.18 J，系统动能的增加量ΔEk＝ 1.15 J（重力加速度g＝9.8m/s2，结果均保留三位有效数字）。
（2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 B 。
A．工作电压偏高
B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C．先释放重物，后接通电源打出纸带
D．利用公式计算重物速度
（3）用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g＝ 9.70 m/s2（结果保留三位有效数字）。
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】（1）1.18、1.15；（2）B；（3）9.70。
【分析】（1）根据下落的高度求出系统重力势能的减小量，求出点5的瞬时速度再求出系统动能的增加量；
（2）动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因重物下落过程中受到空气阻力、摩擦阻力作用；
（3）根据机械能守恒定律得到图像的表达式，结合图像的斜率求出g的值。
【解答】解：（1）系统势能的减小量：ΔEp＝（mA﹣mB）gh5＝0.2×9.8×（0.384+0.216）J＝1.18J
每相邻两计数点间还有4个点，可知T ＝ 0.1 s，则打B点时的速度：
在打点0～5过程中系统动能的增加量
（2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，说明运动过程中能量有损失，存在空气阻力和摩擦阻力的影响，故ACD错误，B正确；
故选：B。
（3）对连接体整体，由系统机械能守恒得：
变形可得：
结合题图数据，图像的斜率：m/s2
代入数据解得：g＝9.70m/s2
故答案为：（1）1.18、1.15；（2）B；（3）9.70。
【点评】本题验证系统机械能守恒，关键得出系统动能的增加量和系统重力势能的减小量。
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期末核心考点 实验：验证机械能守恒定律
一．选择题（共7小题）
1．（2024 江苏学业考试）在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，为减小阻力对实验的影响，下列操作可行的是（ ）
A．选用体积大的重锤
B．安装打点计时器时两限位孔在同一水平面上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落过程中，手始终提住纸带上端，保持纸带竖直
2．（2024春 如皋市校级月考）某实验小组利用自由落体运动验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。不同同学在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2024春 盐城期中）在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．实验中可以不用天平测出重物的质量
B．实验时接通电源和释放纸带应同时进行
C．实验中选用重物的体积越大实验误差一定越小
D．实验中把秒表测得的时间代入v＝gt，计算重锤的速度
4．（2024春 西湖区校级期中）在“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“验证机械能守恒定律”三个实验中，下列器材都必须要用到的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2024 任城区校级模拟）某同学利用如图甲所示的装置，探究物块a上升的最大高度H与物块b距地面高度h的关系，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量，初始时物块a静止在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现将物块b由静止释放，b碰到地面后不再反弹，测出物块a上升的最大高度为H，此后每次释放物块b时，物块a均静止在地面上，物块b着地后均不再反弹，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，测量多组（H，h）的数值，然后做出H﹣h图像（如图乙所示），图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为m1、m2，则以下给出的四项判断中正确的是（ ）
①物块a，b的质量之比
②物块a、b的质量之比
③H﹣h图像的斜率为k取值范围是0＜k＜1
④H﹣h图像的斜率为k取值范围是1＜k＜2
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
6．（2023秋 广陵区校级期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中。下列说法正确的是（ ）
A．不需要测量重物的质量
B．用干电池给打点计时器供电
C．接通电源的同时释放纸带
D．重物下落过程中手始终提住纸带的上端
7．（2023秋 江宁区期末）用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上
B．实验中不需要天平和刻度尺
C．可以利用公式v＝gt计算重物的速度
D．测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些
二．多选题（共3小题）
（多选）8．（2024春 南昌期末）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，研究重物从静止开始下落过程中打点计时器打出的一条纸带，在纸带打下的一系列点中，O为起点，取OA段进行实验数据分析，结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量。造成这一结果可能的原因是（ ）
A．接通电源前释放了纸带
B．重物下落的过程中存在摩擦力和空气阻力
C．重物落地后反弹或打点计时器电压过大
D．末位置的瞬时速度计算错误
（多选）9．（2024 龙凤区校级开学）如图所示是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．安装打点计时器时，应使限位孔处于竖直方向
B．重物应选用密度大的物体
C．应先释放纸带，后接通电源
D．重物减少的重力势能略小于增加的动能
（多选）10．（2023秋 浙江期中）下列实验中，说法正确的是（ ）
A．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，应先接通电源再释放小车
B．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验前应该先把弹簧水平放置测量其原长
C．在“探究平抛运动的特点”的实验中，实验所用斜槽应尽量光滑
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上
三．填空题（共3小题）
11．（2025春 余姚市校级期中）在“验证机械能守恒定律”实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带。相邻计数点时间间隔为0.04s，则打点计时器打B点时的速度是vB＝ m/s；从起点O到打下B点过程中，物体的重力势能减少Ep＝ J，此过程中物体动能的增加量Ek＝ J。（g取10m/s2，计算结果都保留3位有效数字）
12．（2024春 铜山区期中）某实验小组用落体法验证机械能守恒定律。将打点计时器固定在铁架台上，使重动纸带从静止开始自由下落，通过处理纸带来分析重物下落过程中的机械能是否守恒。
（1）本实验中，不同组学生在操作过程中出现如图四种情况，其中正确的是 。
（2）以下 操作有利于较好的完成本次实验。
A.尽量选质量大、体积小的重物
B.重物质量一定要先测量出来
C.纸带越长越好
D.纸带上选择的第一个计数点对应物体速度一定要为0
（3）正确操作后，得到如图所示的一条纸带，已知图中相邻两点时间间隔为0.02s。则打B点时，物体速度大小vB＝ m/s（结果保留两位小数）。
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，测量出下落距离h，作出图像应是 。
（5）某同学在实验中发现，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，出现这一结果的原因可能是 。
A.工作电压偏高
B.存在空气阻力和摩擦力
C.接通电源前释放了纸带
13．（2024春 海淀区校级期中）某同学利用如图甲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，得到如图乙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ΔEp＝ 。
四．实验题（共2小题）
14．（2025春 南京期中）某小组同学利用如图1所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是 。
A．为了完成该实验，必须测出重锤的质量m
B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤尽量远离打点计时器
C．为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v
D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式ΔEp＝mgh计算重力势能的减少量
（2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个清晰的计数点，打点计时器的工作频率为50Hz，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出。用刻度尺测得OA＝4.60cm，AB＝14.40cm，BC＝23.60cm。重锤的质量为1.00kg，当地的重力加速度g＝9.80m/s2。则：
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为v＝ m/s；从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量ΔEk＝ J，重力势能减少量ΔEp＝ J。（计算结果均保留三位有效数字）
（3）利用该实验数据作出重锤下落速度的平方v2与下落高度h之间的图像，下列图像中可能正确的是 。
15．（2025春 重庆校级月考）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA＝300g，mB＝100g，A从高处由静止开始下落，B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，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），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T＝0.02s，则：
（1）在打点0～5过程中系统势能的减小量ΔEp＝ J，系统动能的增加量ΔEk＝ J（重力加速度g＝9.8m/s2，结果均保留三位有效数字）。
（2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 。
A．工作电压偏高
B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C．先释放重物，后接通电源打出纸带
D．利用公式计算重物速度
（3）用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g＝ m/s2（结果保留三位有效数字）。
期末核心考点 实验：验证机械能守恒定律
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．（2024 江苏学业考试）在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，为减小阻力对实验的影响，下列操作可行的是（ ）
A．选用体积大的重锤
B．安装打点计时器时两限位孔在同一水平面上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落过程中，手始终提住纸带上端，保持纸带竖直
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】C
【分析】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。
【解答】解：A、为减小阻力对实验的影响，应选用体积小，密度大的重锤，故A错误；
B、根据实验原理可知，安装打点计时器时两限位孔在同一竖直线上，故B错误；
CD、释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，重锤下落过程中，手不能提住纸带上端，应让纸带随着重锤自由下落，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道实验的原理，以及操作中的注意事项。
2．（2024春 如皋市校级月考）某实验小组利用自由落体运动验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。不同同学在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】比较思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】B
【分析】实验过程中电源使用交流电源，且重物要尽量靠近打点计时器；
【解答】解：根据题图中各装置的特点分析，由于打点计时器应该接交流电源，接直流电源的不能打点。为了减少阻力带来的误差，应在上端用手竖直提着纸带。故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作并能分析误差。
3．（2024春 盐城期中）在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．实验中可以不用天平测出重物的质量
B．实验时接通电源和释放纸带应同时进行
C．实验中选用重物的体积越大实验误差一定越小
D．实验中把秒表测得的时间代入v＝gt，计算重锤的速度
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；实验探究题；定性思想；推理法；机械能守恒定律应用专题．
【答案】A
【分析】实验中不需要用天平测出重物的质量，因为在自由落体运动中势能和动能中质量在等式中可以消去；
根据电流频率可以计算纸带上相邻两点的时间；
实验中选用重物的体积越大可能使得重物受到空气阻力越大，实验误差也越大。
【解答】解：A、实验中不需要用天平测出重物的质量，因为在自由落体运动中势能和动能中质量在等式中可以消去，即ghv2，故A正确；
B、为充分利用纸带，实验时应先接通电源，然后再释放纸带，故B错误；
C、实验中选用重物的体积越大可能使得重物受到空气阻力越大，实验误差也越大，故C错误；
D、应根据打出的纸带应用匀变速直线运动的推论求出重锤的速度，不能由v＝gt求出重锤速度，故D错误；
故选：A。
【点评】利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，实验中不需要用天平测出重物的质量，也不需要用秒表测出重物下落的时间，实验中应选用最初两点间距离接近2mm 的纸带进行数据处理，这是为了选出初速度接近0的纸带，即自由落体运动。
4．（2024春 西湖区校级期中）在“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“验证机械能守恒定律”三个实验中，下列器材都必须要用到的是（ ）
A． B．
C． D．
【考点】验证机械能守恒定律；探究小车速度随时间变化的规律；探究加速度与力、质量之间的关系．
【专题】定性思想；实验分析法；直线运动规律专题；牛顿运动定律综合专题；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】B
【分析】根据“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”和“验证机械能守恒定律”的实验原理分析判断。
【解答】解：由三个实验的原理可知秒表三个实验都用不到，重物只有验证机械能实验用得到，测力计在探究加速度与力、质量的关系实验中用，刻度尺三个实验都需要用来测量纸带点间距。故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题关键掌握“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”和“验证机械能守恒定律”的实验原理。
5．（2024 任城区校级模拟）某同学利用如图甲所示的装置，探究物块a上升的最大高度H与物块b距地面高度h的关系，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量，初始时物块a静止在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现将物块b由静止释放，b碰到地面后不再反弹，测出物块a上升的最大高度为H，此后每次释放物块b时，物块a均静止在地面上，物块b着地后均不再反弹，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，测量多组（H，h）的数值，然后做出H﹣h图像（如图乙所示），图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为m1、m2，则以下给出的四项判断中正确的是（ ）
①物块a，b的质量之比
②物块a、b的质量之比
③H﹣h图像的斜率为k取值范围是0＜k＜1
④H﹣h图像的斜率为k取值范围是1＜k＜2
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；定量思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】根据题意分析可知，a物块经历两个运动过程，先对整体运用动能定理，再对a物块运用动能定理列式得到H与h的关系式，根据图像斜率分析求解a、b质量之比；最后根据a物块上升，b物块下降质量需满足的条件求解k的取值范围。
【解答】解：①②、物块a的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块b释放后，在绳子拉力的作用下加速上升，与此同时物块b加速下降，速率与物块a相同，第二个阶段为物块b落地后，物块a在重力的作用下减速上升直至最高点（即竖直上抛运动）。
第一阶段对整体由动能定理有：
第二阶段对物块a由动能定理有：
联立以上两式可得：
结合图像可得直线的斜率为：
变形可知：
故①错误，②正确；
③④、根据题意，要将物块a拉起，需满足：m2＞m1
因此有：
即：1＜k＜2
故③错误，④正确。故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】该题考查连接体问题中动能定理的应用，a物块经历两个运动过程试分析该题时容易忽视的细节，需要强化对多过程问题训练，题目难度适中。
6．（2023秋 广陵区校级期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中。下列说法正确的是（ ）
A．不需要测量重物的质量
B．用干电池给打点计时器供电
C．接通电源的同时释放纸带
D．重物下落过程中手始终提住纸带的上端
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；归纳法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】A
【分析】根据机械能守恒定律分析；干电池只能提供直流电；要先接通电源后释放纸带；在实验中要减小摩擦力的影响，据此分析。
【解答】解：A．在验证机械能守恒定律的实验中，其原理为
或
显然等式两边的质量可以约掉，因此该实验不需要测量重物的质量，故A正确；
B．打点计时器使用的是交流电源，而干电池只能提供直流电，不能让打点计时器正常工作，故B错误；
C．为了充分利用纸带，在纸带上尽可能的多打一些点，在实验操作中需先接通电源，待打点稳定后释放纸带，故C错误；
D．重物下落过程中手始终扶着纸带的上端，保证纸带与限位孔在同一直线上以减小因摩擦而引起的实验误差，但是不能用手提着纸带，故D错误。
故选：A。
【点评】掌握“验证机械能守恒定律”的实验原理和实验注意事项是解题的基础。
7．（2023秋 江宁区期末）用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上
B．实验中不需要天平和刻度尺
C．可以利用公式v＝gt计算重物的速度
D．测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；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。
【解答】解：A．为了减小纸带与打点计时器之间的摩擦，打点计时器两个限位孔需要在同一竖直线上，故A错误；
B．实验中需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平，故B错误；
C．不可以利用公式v＝gt计算重物的速度，否则就失去了验证的意义，故C错误；
D．为了减小误差，测量下落高度时，选取的各点应距起始点适当远一些，故D正确。
故选：D。
【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验。
二．多选题（共3小题）
（多选）8．（2024春 南昌期末）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，研究重物从静止开始下落过程中打点计时器打出的一条纸带，在纸带打下的一系列点中，O为起点，取OA段进行实验数据分析，结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量。造成这一结果可能的原因是（ ）
A．接通电源前释放了纸带
B．重物下落的过程中存在摩擦力和空气阻力
C．重物落地后反弹或打点计时器电压过大
D．末位置的瞬时速度计算错误
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】AD
【分析】根据系统误差产生的原因判断。
【解答】解：A．重物重力势能的减小量小于动能的增加量，出现这一结果的原因可能是接通电源前释放了纸带，导致打点计时器打O点时重物的速度大于零，即打O点时重物的速度不为0，故A正确；
B．重物下落过程存在空气阻力和摩擦力会导致重物重力势能的减小量大于动能的增加量，故B错误；
C．重物触底反弹可能会导致计算末动能减少，会导致重物重力势能的减小量大于动能的增加量，打点计算器工作电压偏高不会影响重物重力势能的减小量和动能的增加量，故C错误；
D．若末位置的瞬时速度计算错误，也会导致重力势能的减小量与动能的增加量不相等，可能出现重力势能的减小量小于动能的增加量，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验，围绕实验原理、实验过程找出误差的原因。
（多选）9．（2024 龙凤区校级开学）如图所示是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．安装打点计时器时，应使限位孔处于竖直方向
B．重物应选用密度大的物体
C．应先释放纸带，后接通电源
D．重物减少的重力势能略小于增加的动能
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定性思想；实验分析法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】AB
【分析】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。
【解答】解：A、为了减小摩擦阻力，限位孔应在同一竖直线上，故A正确
B、重物最好选用密度较大的材料，来减小阻力的影响，故B正确。
C、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C错误；
D、重物的重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力。故D错误；
故选：AB。
【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验。
（多选）10．（2023秋 浙江期中）下列实验中，说法正确的是（ ）
A．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，应先接通电源再释放小车
B．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验前应该先把弹簧水平放置测量其原长
C．在“探究平抛运动的特点”的实验中，实验所用斜槽应尽量光滑
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上
【考点】验证机械能守恒定律；探究小车速度随时间变化的规律；探究弹簧弹力与形变量的关系；探究平抛运动的特点．
【专题】定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】AD
【分析】根据打点计时器的特点和操作要求判断先后顺序；
根据”探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验原理，从考虑弹簧的自重的角度判断；
根据平抛的特点，只要求抛出的初速度相同；
根据打点计时器的特点和要求判断操作正误。
【解答】解：A、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，为了有效利用纸带，应先接通电源再释放小车，故A正确；
B、在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验前应该先把弹簧竖直悬挂在铁架台上，测出弹簧在竖直方向时的原长，消除自重的影响，故B错误；
C、在“探究平抛运动的特点”的实验中，实验所用斜槽是否光滑对实验的结果没有影响，但要求每次均从同一位置静止释放小球，故C错误；
D、在“验证机械能守恒定律”的实验中，安装打点计时器时，必须使两限位孔在同一竖直线上，减小纸带与打点计时器间的阻力，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查多个实验，要求掌握利用纸带计算各计数点的速度，利用图象计算加速度。本题主要考查了胡克定律的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合图像的物理意义和胡克定律即可完成分析。
三．填空题（共3小题）
11．（2025春 余姚市校级期中）在“验证机械能守恒定律”实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带。相邻计数点时间间隔为0.04s，则打点计时器打B点时的速度是vB＝ 2.13 m/s；从起点O到打下B点过程中，物体的重力势能减少Ep＝ 2.33 J，此过程中物体动能的增加量Ek＝ 2.26 J。（g取10m/s2，计算结果都保留3位有效数字）
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；推理论证能力．
【答案】2.13，2.33，2.26。
【分析】根据匀变速直线运动瞬时速度与平均速度的关系结合动能和重力势能表达式列式求解。
【解答】解：根据匀变速直线运动瞬时速度和平均速度的关系，有vBm/s＝2.13m/s；从起点O到打下B点过程中，物体的重力势能减少Ep＝mghB＝1×10×23.25×10﹣2J＝2.33J，此过程中物体动能的增加量Ekm1×2.132J≈2.26J。
故答案为：2.13，2.33，2.26。
【点评】考查机械能守恒定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。
12．（2024春 铜山区期中）某实验小组用落体法验证机械能守恒定律。将打点计时器固定在铁架台上，使重动纸带从静止开始自由下落，通过处理纸带来分析重物下落过程中的机械能是否守恒。
（1）本实验中，不同组学生在操作过程中出现如图四种情况，其中正确的是 B 。
（2）以下 A 操作有利于较好的完成本次实验。
A.尽量选质量大、体积小的重物
B.重物质量一定要先测量出来
C.纸带越长越好
D.纸带上选择的第一个计数点对应物体速度一定要为0
（3）正确操作后，得到如图所示的一条纸带，已知图中相邻两点时间间隔为0.02s。则打B点时，物体速度大小vB＝ 0.59 m/s（结果保留两位小数）。
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，测量出下落距离h，作出图像应是 C 。
（5）某同学在实验中发现，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，出现这一结果的原因可能是 B 。
A.工作电压偏高
B.存在空气阻力和摩擦力
C.接通电源前释放了纸带
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；实验探究题；定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】（1）B；（2）A；（3）0.59；（4）C；（5）B。
【分析】（1）根据该实验的注意事项，即可分析判断；
（2）根据该实验的注意事项、操作步骤及原理，即可分析判断；
（3）根据匀变速直线运动中平均速度的推论列式，即可分析判断；
（4）根据机械能守恒定律列式，即可分析判断；
（5）根据该实验的操作步骤、注意事项及原理，即可分析判断。
【解答】解：（1）打点计时器使用交流电源，为充分利用纸带重物应靠近打点计时器，为减小阻力对实验的影响，应将纸带竖直提起，故B正确，ACD错误；
故选：B。
（2）A.尽量选质量大、体积小的重物，可以最大限度的减小空气阻力对重锤的影响，故A正确；
B.重物质量不需要先测量出来，因为重物的动能增加量和重力势能减小量中，都包含重物的质量，验证守恒的时候可以约去，故B错误；
C.纸带不是越长越好，能够得到需要的点迹即可，故C错误；D.纸带上选择的第一个计数点对应物体速度不一定要为0，故D错误；
故选：A。
（3）根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度可得，打B点时的速度大小为：。
（4）重物下落过程，由机械能守恒定律得：mgh，
整理得：g h，
则h图像是正比例函数图像，是过坐标原点的倾斜直线，故C正确，ABD错误；
故选：C。
（5）A.工作电压偏高，会导致打出的点为短线，不会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故A错误；
B.重物下落过程存在空气阻力和摩擦力，要克服阻力做功，机械能有损失，会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故B正确；
C.接通电源前释放了纸带，会降低纸带的利用率，不会导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故C错误；
故选：B。
故答案为：（1）B；（2）A；（3）0.59；（4）C；（5）B。
【点评】本题考查验证机械能守恒定律，解决本题的关键是明确实验原理，掌握实验正确的步骤和实验中需要注意的问题，也要能题图中获取有用信息。
13．（2024春 海淀区校级期中）某同学利用如图甲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 交流 （选填“直流”或“交流”）电源。某次实验中，得到如图乙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ΔEp＝ mghB 。
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】实验题；定性思想；方程法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】交流；mghB。
【分析】根据打点计时器使用交流电源进行判断；根据重物下降的高度求出重力势能的减小量。
【解答】解：常用的电磁打点计时器使用的是交流电；重物由O点运动到B点过程中，重物的重力势能的减少量为：ΔEp＝mghB。
故答案为：交流；mghB。
【点评】考查验证机械能守恒定律的实验，掌握重物的重力势能减少量求解公式，同时要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．
四．实验题（共2小题）
14．（2025春 南京期中）某小组同学利用如图1所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是 D 。
A．为了完成该实验，必须测出重锤的质量m
B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤尽量远离打点计时器
C．为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v
D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式ΔEp＝mgh计算重力势能的减少量
（2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个清晰的计数点，打点计时器的工作频率为50Hz，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出。用刻度尺测得OA＝4.60cm，AB＝14.40cm，BC＝23.60cm。重锤的质量为1.00kg，当地的重力加速度g＝9.80m/s2。则：
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为v＝ 1.90 m/s；从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量ΔEk＝ 1.81 J，重力势能减少量ΔEp＝ 1.86 J。（计算结果均保留三位有效数字）
（3）利用该实验数据作出重锤下落速度的平方v2与下落高度h之间的图像，下列图像中可能正确的是 B 。
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】应用题；定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】（1）D；（2）1.90；1.81；1.86；（3）B。
【分析】（1）根据实验原理与实验需要测量的量分析答题；
（2）根据实验注意事项与实验数据处理方法分析答题；
（3）根据功能关系求出图像的函数表达式，然后分析图示图像答题。
【解答】解：（1）A、实验需要验证重力势能的减少量与动能增加量间的关系，重锤的质量可以约去，不需要测出重锤的质量m，故A错误；
B、为充分利用纸带，释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤靠近打点计时器，故B错误；
C、如果根据公式计算重锤的速度v，就等于间接用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的意义，故C错误；
D、为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式ΔEp＝mgh计算重力势能的减少量，故D正确。
（2）打点计时器的工作频率为50Hz，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出，相邻计数点间的时间间隔t＝5Ts＝0.1s，
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为vm/s＝1.90m/s；
从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量ΔEkJ≈1.81J，
重力势能减少量ΔEp＝mg（OA+AB）＝1.00×9.8×（4.60+14.40）×10﹣2J≈1.86J。
（3）由机械能守恒定律得mgh，整理得v2＝2gh，故B正确，ACD错误。
故选：B。
故答案为：（1）D；（2）1.90；1.81；1.86；（3）B。
【点评】解决本题的关键是掌握实验的原理，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
15．（2025春 重庆校级月考）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA＝300g，mB＝100g，A从高处由静止开始下落，B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，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），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T＝0.02s，则：
（1）在打点0～5过程中系统势能的减小量ΔEp＝ 1.18 J，系统动能的增加量ΔEk＝ 1.15 J（重力加速度g＝9.8m/s2，结果均保留三位有效数字）。
（2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 B 。
A．工作电压偏高
B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C．先释放重物，后接通电源打出纸带
D．利用公式计算重物速度
（3）用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g＝ 9.70 m/s2（结果保留三位有效数字）。
【考点】验证机械能守恒定律．
【专题】定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题；实验探究能力．
【答案】（1）1.18、1.15；（2）B；（3）9.70。
【分析】（1）根据下落的高度求出系统重力势能的减小量，求出点5的瞬时速度再求出系统动能的增加量；
（2）动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因重物下落过程中受到空气阻力、摩擦阻力作用；
（3）根据机械能守恒定律得到图像的表达式，结合图像的斜率求出g的值。
【解答】解：（1）系统势能的减小量：ΔEp＝（mA﹣mB）gh5＝0.2×9.8×（0.384+0.216）J＝1.18J
每相邻两计数点间还有4个点，可知T ＝ 0.1 s，则打B点时的速度：
在打点0～5过程中系统动能的增加量
（2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，说明运动过程中能量有损失，存在空气阻力和摩擦阻力的影响，故ACD错误，B正确；
故选：B。
（3）对连接体整体，由系统机械能守恒得：
变形可得：
结合题图数据，图像的斜率：m/s2
代入数据解得：g＝9.70m/s2
故答案为：（1）1.18、1.15；（2）B；（3）9.70。
【点评】本题验证系统机械能守恒，关键得出系统动能的增加量和系统重力势能的减小量。
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