8.5 实验：验证机械能守恒定律 同步练习 2026学年高一下学期物理人教版 必修第2册 （含解析）
文档属性
| 名称 | 8.5 实验：验证机械能守恒定律 同步练习 2026学年高一下学期物理人教版 必修第2册 （含解析） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 519.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-01-27 00:00:00 | ||
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文档简介
：8.5 实验：验证机械能守恒定律 同步练习
一、选择题
1．在“验证机械能守恒定律”实验中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v＝gt计算重物速度
B．利用公式v＝计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法
2．小张想探究“自由落体的机械能是否守恒”。除图中器材外，还需要的器材有（ ）
A．干电池 B．刻度尺 C．秒表 D．欧姆表
3．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
4．2023年9月21日，在距离地球400公里的中国空间站，3位航天员老师进行了第四节“太空授课”。小张同学认真观看了太空授课后，思考：以下几个物理课中的实验可以在太空中完成的有（ ）
A．按图甲进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验
B．按图乙进行“探究物体加速度与力、质量的关系”实验
C．按图丙进行“探究平抛运动的规律”实验
D．按图丁进行“探究机械能守恒定律”实验
5．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．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．利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量m=1.00kg，重力加速度g=9.8m/s2，打点计时器打点的周期为T=0.02s，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB= m/s；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为 J，动能的增加量为 J。（结果均保留三位有效数字）
8．利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）已知打点计时器所用的交流电频率为50Hz，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，把第一个点记做O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，测得A、B、C、D各点到O点的距离为62.90cm、70.14cm、77.76cm、85.73cm。由此可知打下B点时纸带的速度为 m/s(计算结果保留2位有效数字)：
（2）重物固定在纸带的 端(选填“左”或“右”)；
9．某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”。
（1）实验时，应 。（选填“A”、“B”或“C”）
A．先让重锤下落，后接通电源
B．先接通电源，后让重锤下落
C．让重锤下落的同时接通电源
（2）若已知本实验中所用重锤的质量，所用交流电源的频率为50Hz，实验得到的纸带（部分）如图乙所示，测量点间距所用单位为cm，g取9.8则从计数点O到打下计数点B的过程中重锤的重力势能减少量为 J。（计算结果保留两位有效数字）
（3）因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响重锤的动能增加量一定会 （选填“大于”“小于”或“等于”）重锤的重力势能减少量。
10．某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”。
（1）实验时，应____。（选填“A”、“B”或“C”）
A．先让重锤下落，后接通电源
B．先接通电源，后让重锤下落
C．让重锤下落的同时接通电源
（2）若已知本实验中所用重锤的质量m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，实验得到的纸带（部分）如图乙所示，测量点间距所用单位为cm，g取9.8m/s2.则从计数点O到打下计数点B的过程中重锤的重力势能减少量为 J。（计算结果保留两位有效数字）
（3）因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响重锤的动能增加量一定会 （选填“大于”“小于”或“等于”）重锤的重力势能减少量。
11．某实验小组同学用如图甲所示的实验装置验证两物块组成的系统机械能守恒。将质量为的物块A由静止释放后，质量为的物块B拖着纸带向上运动并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒。实验中获取的一条纸带如图乙所示，0点是物块A刚下落时打下的点，每相邻两计数点间还有四个计时点未标出，0点和4点的距离为，4点和5点的距离为，5点和6点的距离为，已知电源的频率为f，重力加速度大小为g，试回答下列问题：
（1）在纸带上打下计数点5时物块A的速度大小 。（用题中符号表示）
（2）在打点0~5过程中系统动能的增加量 ，系统重力势能的减少量 。（用题中符号表示）
12．以下说法正确的是（ ）
A．在“探究小车速度随时间变化关系”实验中，不必补偿阻力，但要调节滑轮高度，使细绳与小车轨道平行
B．在“验证机械能守恒定律”实验中，若出现重力势能减少量小于动能增加量，可能是重物下落时阻力较大导致
C．在“测玻璃的折射率”实验中，应尽可能使大头针竖直插在纸上，并观察大头针的针帽是否在同一线上
D．在“探究气体等温变化的规律”实验中，在活塞上涂润滑油的主要目的是为了密封气体，以保证气体质量不变
13．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．学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，当地的重力加速度大小为g。
（1）实验室有电磁打点计时器和电火花计时器，为减小实验误差，应优先选用 （填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。
（2）实验中得到的一条纸带如图乙所示，O为打出的第一个点，A、B、C为依次打下的点，根据纸带上的数据，打点计时器打B点时，重物的速度大小为 ；从重物开始下落到打点计时器打下B点，重物重力势能的减少量 ，重物动能的增加量 。若在实验误差允许的范围内满足，则机械能守恒定律得到验证。
15．某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（b）所示。一个质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。
（1）用游标卡尺测小球的直径，如图（a）所示，可得小球的直径 mm。
（2）若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量 （用题中字母表示），重力势能减小量；
（3）根据实验数据，做出的图像，如图（c）所示。若图中虚线的斜率 （结果保留1位有效数字），则可验证机械能守恒定律；
（4）经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是___________。
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用
16． 某小组进行验证机械能守恒定律的实验。
（1）图中操作合理的是 。
（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____。
A．OA、AD和EG的长度
B．O
C．BC和DE的长度C. B
D．CF和EG的长度D. AC、BD和EG的长度
（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O的距离h，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，则重物下落过程中机械能守恒，请分析该同学的判断是否合理并说明理由： 。
17．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，实验装置如图所示。
（1）请在下列器材中选择本实验所需的重物（ ）
A． B．
C． D．
（2）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．体积相同的条件下，重物质量越大，实验误差越小
18． 利用如图1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．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、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．天平（含砝码）
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】本题考查验证机械能守恒定律的实验，理解实验原理是解题的前提。AB．利用AB方法计算，已经认为机械能守恒，所以两者应该没有误差，故AB错误；
C．由于纸带在下落过程中，重物和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，减小的重力势能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．采用多次实验的数据取平均值，是实验中常见的减小误差的方法，但题目中说大多数学生得到的实验结果相同，大多数学生都未采用取平均值的方法的可能性较低，所以结果应该由其他原因导致，故D错误。
故选C。
【分析】利用AB方法计算，已经默认机械能守恒，空气阻力导致实验 重力势能的减少量大于动能的增加量 。
2．【答案】B
【解析】【解答】解决本题的关键知道实验的原理，通过原理确定测量的器材。A．打点计时器需要用到交流电源，故不需要干电池，故A不符合题意；
C．本实验中用打点计时器记录了重物运动时间，因此不需要秒表，故C不符合题意；
B．本实验中需要毫米刻度尺测量纸带上重物运动的位移，故B符合题意；
D．本实验中不需要欧姆表，故D不符合题意。
故选B。
【分析】根据实验原理分析实验器材。
3．【答案】D
【解析】【解答】A．重锤下落的过程中，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．由于验证机械能守恒的表达式中可以得出质量可以约去，所以不需要天平；为了求出瞬时速度的大小，实验中需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离，故B错误；
C．利用公式v=gt计算重物的速度已经默认机械能守恒，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，使速度的测量值误差较小，故D正确。
故选D。
【分析】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；根据机械能守恒定律可以得出不需要使用天平测量质量的大小；实验需要刻度尺测量长度的大小；利用速度公式失去验证机械能守恒的意义；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。
4．【答案】A
【解析】【解答】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。由于在太空中处于完全失重状态，涉及到重力的实验探究无法正常完成，则图乙、图丙、图丁这三个实验无法在太空中进行探究，而按图甲进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验不需要利用重力，所以能在太空中进行探究。
故选A。
【分析】从实验原理的角度分析作出选择。
5．【答案】B
【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
【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】3.25；5.44；5.28
【解析】【分析】匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，重力势能减少量等于动能增加量。
【解答】根据
重力势能减少量为
动能的增加量为
8．【答案】（1）3.7
（2）左
【解析】【解答】掌握“验证机械能守恒定律”的实验原理和实验注意事项，以及实验数据的处理方法是解题的基础。
（1）根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于全程的平均速度可知，打下B点时纸带的速度为
（2）纸带做加速运动，相邻点迹间位移越来越大，所以重物固定在纸带的左端。
【分析】（1）根据平均速度计算；
（2）根据重物做加速运动分析。
（1）根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于全程的平均速度可知，打下B点时纸带的速度为
（2）纸带做加速运动，相邻点迹间位移越来越大，所以重物固定在纸带的左端。
9．【答案】B；1.9；小于
【解析】【解答】（1）实验时，应该先接通电源打点，后释放纸带。
故选B。
（2）重力势能减少量为
（3）减小的重力势能有一部分转化为内能，则重锤的动能增加量一定会小于重锤的重力势能减少量。
【分析】（1）高中阶段所有有打点计时器的实验都应该先接通电源打点，后释放纸带；
（2）重锤的重力势能减少量等于下落高度与重力的乘积；
（3）由于纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响导致实验存在误差，但误差在允许范围内。
10．【答案】（1）B
（2）1.9
（3）小于
【解析】【解答】（1）实验中，为了使纸带能得到充分利用，亦为了使打第一个点时重锤的速度为0，实验时，应该先接通电源打点，后释放纸带，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
（2）重锤的重力势能减少量为
（3）由于纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响，减小的重力势能有一部分会转化为内能，所以重锤的动能增加量一定会小于重锤的重力势能减少量。
【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析；（2）根据重力做功计算重锤重力势能的减小量；（3）根据实验原理分析实验误差。
11．【答案】（1）
（2）；
【解析】【解答】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，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。
（1）每相邻两计数点间的时间间隔，则在纸带上打下计数点5时的速度大小
（2）在打点0 5过程中系统动能的增加量，系统重力势能的减少量）。
【分析】 （1）根据中间时刻瞬时速度等于全程平均速度得出物块A的瞬时速度；
（2）根据动能和重力势能的计算公式得出动能和重力势能的变化量。
（1）每相邻两计数点间的时间间隔
则在纸带上打下计数点5时的速度大小
（2）[1]在打点0 5过程中系统动能的增加量
[2]系统重力势能的减少量）。
12．【答案】A,D
【解析】【解答】A、该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，但要调节滑轮高度，使细绳与小车轨道平行，从而让小车做匀加速直线运动即可，故A正确；
B、在“验证机械能守恒定律”实验中，重物下落时阻力较大，会导致若出现重力势能减少量大于动能增加量，故B错误；
C、在“测玻璃的折射率”实验中，应尽可能使大头针竖直插在纸上，并观察观察时看针脚是否在同一条直线上，故C错误；
D、在“探究气体等温变化的规律”实验中，涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，同时也减小了摩擦，故D正确。
故选AD。
【分析】根据实验原理和实验操作注意事项分析。
13．【答案】mghB；阻力对重物做负功，使重物机械能减小
【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）电火花计时器
（2）；；
【解析】【解答】 （1）减小实验误差，应优先选用电火花打点计时器；
（2）B为AC的时间中点，
重物重力势能的减少量
重物动能的增加量
【分析】（1） 电火花计时器与纸带间的阻力比电磁打点计时器纸带间的阻力小；
（2）匀变速直线运动的物体，中间时刻瞬时速度等于全程平均速度；重力势能减少量等于下落过程中重力做的功。
15．【答案】（1）10.60
（2）
（3）1
（4）B
【解析】【解答】本题考查机械能守恒定律的实验原理和注意事项、误差分析，会根据题意进行准确的分析解答。
（1）图a可知游标卡尺精度为0.05mm，则
（2）小球通过此光电门的速度
则小球动能增加量
（3）根据机械能守恒定律可得
则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。
（4）A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误；
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得小于，故C错误。
故选B。
【分析】（1）根据游标卡尺的读数规则完成读数；
（2）根据光电门求解瞬时速度的公式结合动能的表达式列式解答；
（3）根据机械能守恒定律列式分析；
（4）根据误差的情况分析误差产生的原因。
（1）图a可知游标卡尺精度为0.05mm，则
（2）小球通过此光电门的速度
则小球动能增加量
（3）根据机械能守恒定律可得
则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。
（4）A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误；
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得小于，故C错误。
故选B。
16．【答案】（1）A
（2）C
（3）不合理，理由见解析
【解析】【解答】（1）重锤应该靠近打点计时器，纸带应该捋直，所以A对；
（2）根据机械能守恒定律有
则需要测量两个计数点的瞬时速度及两个计数点之间的距离，所以BC正确，
（3）根据机械能守恒定律有
则当机械能守恒时，图像的斜率应该为2g，所以不合理。
【分析】（1）重锤应该靠近打点计时器，纸带应该捋直；
（2）根据机械能守恒定律需要测量两个计数点的瞬时速度及两个计数点之间的距离；
（3）根据机械能守恒定律得图像的斜率应该为2g。
17．【答案】（1）D
（2）B；D
【解析】【解答】（1）验证机械能守恒定律实验装置中重物需要连接纸带，故ABC错误，D正确。
故选D。
（2）A．应先接通电源再释放纸带，故A错误；
B．由机械能守恒公式
知可以不测量重物的质量，故B正确；
C．也可以利用公式
验证机械能守恒，不一定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，重物质量越大，阻力越小，实验误差越小，故D正确。
故选BD。
【分析】（1）验证机械能守恒定律实验装置中纸带连接重物，让重物自由下落，纸带打点 。
（2）①应先接通电源再释放纸带。
②由机械能守恒列等式，根据等式两边都有m，可以不测量重物的质量。
（1）
（2）【解答】
【分析】
18．【答案】（1）A
（2）AB##BA
【解析】【解答】（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动能的增加量和重力势能的减小量是否相等。
故答案为：A。
（2）打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺，实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平。
故答案为：AB。
【分析】熟悉掌握打点计时器的使用方法及操作规范。根据探究“验证机械能守恒定律”实验的原理分析实验需要使用的仪器及测量的对象。
一、选择题
1．在“验证机械能守恒定律”实验中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v＝gt计算重物速度
B．利用公式v＝计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法
2．小张想探究“自由落体的机械能是否守恒”。除图中器材外，还需要的器材有（ ）
A．干电池 B．刻度尺 C．秒表 D．欧姆表
3．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
4．2023年9月21日，在距离地球400公里的中国空间站，3位航天员老师进行了第四节“太空授课”。小张同学认真观看了太空授课后，思考：以下几个物理课中的实验可以在太空中完成的有（ ）
A．按图甲进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验
B．按图乙进行“探究物体加速度与力、质量的关系”实验
C．按图丙进行“探究平抛运动的规律”实验
D．按图丁进行“探究机械能守恒定律”实验
5．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．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．利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量m=1.00kg，重力加速度g=9.8m/s2，打点计时器打点的周期为T=0.02s，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB= m/s；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为 J，动能的增加量为 J。（结果均保留三位有效数字）
8．利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）已知打点计时器所用的交流电频率为50Hz，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，把第一个点记做O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，测得A、B、C、D各点到O点的距离为62.90cm、70.14cm、77.76cm、85.73cm。由此可知打下B点时纸带的速度为 m/s(计算结果保留2位有效数字)：
（2）重物固定在纸带的 端(选填“左”或“右”)；
9．某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”。
（1）实验时，应 。（选填“A”、“B”或“C”）
A．先让重锤下落，后接通电源
B．先接通电源，后让重锤下落
C．让重锤下落的同时接通电源
（2）若已知本实验中所用重锤的质量，所用交流电源的频率为50Hz，实验得到的纸带（部分）如图乙所示，测量点间距所用单位为cm，g取9.8则从计数点O到打下计数点B的过程中重锤的重力势能减少量为 J。（计算结果保留两位有效数字）
（3）因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响重锤的动能增加量一定会 （选填“大于”“小于”或“等于”）重锤的重力势能减少量。
10．某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”。
（1）实验时，应____。（选填“A”、“B”或“C”）
A．先让重锤下落，后接通电源
B．先接通电源，后让重锤下落
C．让重锤下落的同时接通电源
（2）若已知本实验中所用重锤的质量m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，实验得到的纸带（部分）如图乙所示，测量点间距所用单位为cm，g取9.8m/s2.则从计数点O到打下计数点B的过程中重锤的重力势能减少量为 J。（计算结果保留两位有效数字）
（3）因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响重锤的动能增加量一定会 （选填“大于”“小于”或“等于”）重锤的重力势能减少量。
11．某实验小组同学用如图甲所示的实验装置验证两物块组成的系统机械能守恒。将质量为的物块A由静止释放后，质量为的物块B拖着纸带向上运动并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒。实验中获取的一条纸带如图乙所示，0点是物块A刚下落时打下的点，每相邻两计数点间还有四个计时点未标出，0点和4点的距离为，4点和5点的距离为，5点和6点的距离为，已知电源的频率为f，重力加速度大小为g，试回答下列问题：
（1）在纸带上打下计数点5时物块A的速度大小 。（用题中符号表示）
（2）在打点0~5过程中系统动能的增加量 ，系统重力势能的减少量 。（用题中符号表示）
12．以下说法正确的是（ ）
A．在“探究小车速度随时间变化关系”实验中，不必补偿阻力，但要调节滑轮高度，使细绳与小车轨道平行
B．在“验证机械能守恒定律”实验中，若出现重力势能减少量小于动能增加量，可能是重物下落时阻力较大导致
C．在“测玻璃的折射率”实验中，应尽可能使大头针竖直插在纸上，并观察大头针的针帽是否在同一线上
D．在“探究气体等温变化的规律”实验中，在活塞上涂润滑油的主要目的是为了密封气体，以保证气体质量不变
13．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．学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，当地的重力加速度大小为g。
（1）实验室有电磁打点计时器和电火花计时器，为减小实验误差，应优先选用 （填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。
（2）实验中得到的一条纸带如图乙所示，O为打出的第一个点，A、B、C为依次打下的点，根据纸带上的数据，打点计时器打B点时，重物的速度大小为 ；从重物开始下落到打点计时器打下B点，重物重力势能的减少量 ，重物动能的增加量 。若在实验误差允许的范围内满足，则机械能守恒定律得到验证。
15．某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（b）所示。一个质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。
（1）用游标卡尺测小球的直径，如图（a）所示，可得小球的直径 mm。
（2）若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量 （用题中字母表示），重力势能减小量；
（3）根据实验数据，做出的图像，如图（c）所示。若图中虚线的斜率 （结果保留1位有效数字），则可验证机械能守恒定律；
（4）经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是___________。
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用
16． 某小组进行验证机械能守恒定律的实验。
（1）图中操作合理的是 。
（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____。
A．OA、AD和EG的长度
B．O
C．BC和DE的长度C. B
D．CF和EG的长度D. AC、BD和EG的长度
（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O的距离h，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，则重物下落过程中机械能守恒，请分析该同学的判断是否合理并说明理由： 。
17．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，实验装置如图所示。
（1）请在下列器材中选择本实验所需的重物（ ）
A． B．
C． D．
（2）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．体积相同的条件下，重物质量越大，实验误差越小
18． 利用如图1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．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、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．天平（含砝码）
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】本题考查验证机械能守恒定律的实验，理解实验原理是解题的前提。AB．利用AB方法计算，已经认为机械能守恒，所以两者应该没有误差，故AB错误；
C．由于纸带在下落过程中，重物和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，减小的重力势能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．采用多次实验的数据取平均值，是实验中常见的减小误差的方法，但题目中说大多数学生得到的实验结果相同，大多数学生都未采用取平均值的方法的可能性较低，所以结果应该由其他原因导致，故D错误。
故选C。
【分析】利用AB方法计算，已经默认机械能守恒，空气阻力导致实验 重力势能的减少量大于动能的增加量 。
2．【答案】B
【解析】【解答】解决本题的关键知道实验的原理，通过原理确定测量的器材。A．打点计时器需要用到交流电源，故不需要干电池，故A不符合题意；
C．本实验中用打点计时器记录了重物运动时间，因此不需要秒表，故C不符合题意；
B．本实验中需要毫米刻度尺测量纸带上重物运动的位移，故B符合题意；
D．本实验中不需要欧姆表，故D不符合题意。
故选B。
【分析】根据实验原理分析实验器材。
3．【答案】D
【解析】【解答】A．重锤下落的过程中，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．由于验证机械能守恒的表达式中可以得出质量可以约去，所以不需要天平；为了求出瞬时速度的大小，实验中需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离，故B错误；
C．利用公式v=gt计算重物的速度已经默认机械能守恒，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，使速度的测量值误差较小，故D正确。
故选D。
【分析】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；根据机械能守恒定律可以得出不需要使用天平测量质量的大小；实验需要刻度尺测量长度的大小；利用速度公式失去验证机械能守恒的意义；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。
4．【答案】A
【解析】【解答】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。由于在太空中处于完全失重状态，涉及到重力的实验探究无法正常完成，则图乙、图丙、图丁这三个实验无法在太空中进行探究，而按图甲进行“探究两个互成角度的力的合成规律”实验不需要利用重力，所以能在太空中进行探究。
故选A。
【分析】从实验原理的角度分析作出选择。
5．【答案】B
【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
【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】3.25；5.44；5.28
【解析】【分析】匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，重力势能减少量等于动能增加量。
【解答】根据
重力势能减少量为
动能的增加量为
8．【答案】（1）3.7
（2）左
【解析】【解答】掌握“验证机械能守恒定律”的实验原理和实验注意事项，以及实验数据的处理方法是解题的基础。
（1）根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于全程的平均速度可知，打下B点时纸带的速度为
（2）纸带做加速运动，相邻点迹间位移越来越大，所以重物固定在纸带的左端。
【分析】（1）根据平均速度计算；
（2）根据重物做加速运动分析。
（1）根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于全程的平均速度可知，打下B点时纸带的速度为
（2）纸带做加速运动，相邻点迹间位移越来越大，所以重物固定在纸带的左端。
9．【答案】B；1.9；小于
【解析】【解答】（1）实验时，应该先接通电源打点，后释放纸带。
故选B。
（2）重力势能减少量为
（3）减小的重力势能有一部分转化为内能，则重锤的动能增加量一定会小于重锤的重力势能减少量。
【分析】（1）高中阶段所有有打点计时器的实验都应该先接通电源打点，后释放纸带；
（2）重锤的重力势能减少量等于下落高度与重力的乘积；
（3）由于纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响导致实验存在误差，但误差在允许范围内。
10．【答案】（1）B
（2）1.9
（3）小于
【解析】【解答】（1）实验中，为了使纸带能得到充分利用，亦为了使打第一个点时重锤的速度为0，实验时，应该先接通电源打点，后释放纸带，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
（2）重锤的重力势能减少量为
（3）由于纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响，减小的重力势能有一部分会转化为内能，所以重锤的动能增加量一定会小于重锤的重力势能减少量。
【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析；（2）根据重力做功计算重锤重力势能的减小量；（3）根据实验原理分析实验误差。
11．【答案】（1）
（2）；
【解析】【解答】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，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。
（1）每相邻两计数点间的时间间隔，则在纸带上打下计数点5时的速度大小
（2）在打点0 5过程中系统动能的增加量，系统重力势能的减少量）。
【分析】 （1）根据中间时刻瞬时速度等于全程平均速度得出物块A的瞬时速度；
（2）根据动能和重力势能的计算公式得出动能和重力势能的变化量。
（1）每相邻两计数点间的时间间隔
则在纸带上打下计数点5时的速度大小
（2）[1]在打点0 5过程中系统动能的增加量
[2]系统重力势能的减少量）。
12．【答案】A,D
【解析】【解答】A、该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，但要调节滑轮高度，使细绳与小车轨道平行，从而让小车做匀加速直线运动即可，故A正确；
B、在“验证机械能守恒定律”实验中，重物下落时阻力较大，会导致若出现重力势能减少量大于动能增加量，故B错误；
C、在“测玻璃的折射率”实验中，应尽可能使大头针竖直插在纸上，并观察观察时看针脚是否在同一条直线上，故C错误；
D、在“探究气体等温变化的规律”实验中，涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，同时也减小了摩擦，故D正确。
故选AD。
【分析】根据实验原理和实验操作注意事项分析。
13．【答案】mghB；阻力对重物做负功，使重物机械能减小
【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）电火花计时器
（2）；；
【解析】【解答】 （1）减小实验误差，应优先选用电火花打点计时器；
（2）B为AC的时间中点，
重物重力势能的减少量
重物动能的增加量
【分析】（1） 电火花计时器与纸带间的阻力比电磁打点计时器纸带间的阻力小；
（2）匀变速直线运动的物体，中间时刻瞬时速度等于全程平均速度；重力势能减少量等于下落过程中重力做的功。
15．【答案】（1）10.60
（2）
（3）1
（4）B
【解析】【解答】本题考查机械能守恒定律的实验原理和注意事项、误差分析，会根据题意进行准确的分析解答。
（1）图a可知游标卡尺精度为0.05mm，则
（2）小球通过此光电门的速度
则小球动能增加量
（3）根据机械能守恒定律可得
则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。
（4）A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误；
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得小于，故C错误。
故选B。
【分析】（1）根据游标卡尺的读数规则完成读数；
（2）根据光电门求解瞬时速度的公式结合动能的表达式列式解答；
（3）根据机械能守恒定律列式分析；
（4）根据误差的情况分析误差产生的原因。
（1）图a可知游标卡尺精度为0.05mm，则
（2）小球通过此光电门的速度
则小球动能增加量
（3）根据机械能守恒定律可得
则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。
（4）A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误；
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得小于，故C错误。
故选B。
16．【答案】（1）A
（2）C
（3）不合理，理由见解析
【解析】【解答】（1）重锤应该靠近打点计时器，纸带应该捋直，所以A对；
（2）根据机械能守恒定律有
则需要测量两个计数点的瞬时速度及两个计数点之间的距离，所以BC正确，
（3）根据机械能守恒定律有
则当机械能守恒时，图像的斜率应该为2g，所以不合理。
【分析】（1）重锤应该靠近打点计时器，纸带应该捋直；
（2）根据机械能守恒定律需要测量两个计数点的瞬时速度及两个计数点之间的距离；
（3）根据机械能守恒定律得图像的斜率应该为2g。
17．【答案】（1）D
（2）B；D
【解析】【解答】（1）验证机械能守恒定律实验装置中重物需要连接纸带，故ABC错误，D正确。
故选D。
（2）A．应先接通电源再释放纸带，故A错误；
B．由机械能守恒公式
知可以不测量重物的质量，故B正确；
C．也可以利用公式
验证机械能守恒，不一定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，重物质量越大，阻力越小，实验误差越小，故D正确。
故选BD。
【分析】（1）验证机械能守恒定律实验装置中纸带连接重物，让重物自由下落，纸带打点 。
（2）①应先接通电源再释放纸带。
②由机械能守恒列等式，根据等式两边都有m，可以不测量重物的质量。
（1）
（2）【解答】
【分析】
18．【答案】（1）A
（2）AB##BA
【解析】【解答】（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动能的增加量和重力势能的减小量是否相等。
故答案为：A。
（2）打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺，实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平。
故答案为：AB。
【分析】熟悉掌握打点计时器的使用方法及操作规范。根据探究“验证机械能守恒定律”实验的原理分析实验需要使用的仪器及测量的对象。