8.5实验：验证机械能守恒定律 训练—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册同步word版含答案
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| 名称 | 8.5实验：验证机械能守恒定律 训练—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册同步word版含答案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 488.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-17 06:10:05 | ||
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文档简介
8.5实验：验证机械能守恒定律
一、单选题
某位同学做利用自由落体运动“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是
A.
把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源
B.
将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度
C.
先释放纸带，再接通电源
D.
更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。
根据纸带算出相关各点的速度v?，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像应是?
?
?
A.
B.
C.
D.
如图所示，一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从A经B滑动到C，若不考虑物块在经过B点时机械能的损失，则下列说法中正确的是
A.
从A到B和从B到C，减少的机械能相等
B.
从A到B和从B到C，减少的重力势能相等
C.
从A到B和从B到C，因摩擦而产生的热量相等
D.
小物块在C点的动能一定最大
在“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的
A.
B.
C.
D.
二、多选题
以下有关高中物理实验的一些描述中，正确的是
A.
电磁打点计时器与电火花计时器均使用交流电，工作电压都为220V
B.
在“验证力的平行四边形定则”实验中，采用的科学方法是等效替代法
C.
在“验证机械能守恒定律”的实验中，不需要用天平测出物体的质量
D.
在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值
某同学做用落体法“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中正确的是
A.
把电磁打点计时器固定在铁架台上，并用导线连接到低压交流电源上
B.
将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度
C.
先释放纸带，再接通电源
D.
更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
多选用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看是否等于对应打下的第n个点。关于该实验的下列说法中正确的是?
???
A.
打点计时器打第一个点O时，重物的速度为0
B.
是计时点n到第一个点O的距离
C.
m为重物的质量，需用天平称量
D.
可以用计算，其中为打点周期
对于高中物理实验中的几个实验的描述中，正确的是
A.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中，采用累积法测量单摆周期的目的是为了减小测量误差
B.
在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器在纸带上打点的周期与所用交变电流的周期相同
C.
在利用重锤自由下落做“验证机械能守恒定律”的实验中，不必测量重锤的质量
D.
在“验证动量守恒定律”的实验中，必须直接测量小球的质量和速度
某同学利用如下图所示的斜槽装置来验证机械能守恒定律：先将斜槽固定在水平桌面上，使斜槽末端恰好在桌子边缘，并调整斜槽末端与桌面水平相切，将半径为R的均质小球置于斜槽某高度处保持静止，测出球心距桌面的高度h，然后小球多次从同一位置释放后从桌子边缘飞出，再测量出桌面的高度H和平均落点距桌子边缘的水平距离L，根据小球的平抛运动计算出小球在斜槽上运动的末速度，进而验证小球在斜槽上的运动过程是否满足机械能守恒定律。下列关于该实验过程的说法正确的是?
?
A.
斜槽必须是光滑的
B.
该实验不需要测量小球的质量及当地的重力加速度
C.
小球的密度与体积大小对实验结果没有丝毫影响
D.
因为H为桌面高度而非平抛开始时球心高度，故平抛过程竖直方向的位移应该为
某小组利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，得到了如图乙所示的一条纸带．图乙中O点是打出的第一个点，A，B，C，D，E，F是依次打出的点，OE间的距离为，DF间的距离为，已知相邻两点间的时间间隔为T，重力加速度为下列说法正确的是???
A.
打点计时器打下E点时，重物的速度大小为
B.
打点计时器打下E点时，重物的速度大小为
C.
在误差允许范围内，若，则重物下落过程中机械能守恒
D.
在误差允许范围内，若，则重物下落过程中机械能守恒
三、实验题
某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
若轨道完全光滑，与h的理论关系应满足??????????????????用H、h表示。
该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：
请在图2坐标纸上作出关系图。
对比实验结果与理论计算得到的关系图线图2中已画出，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率??????????????????填“小于”或“大于”理论值。
从关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率偏差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是??????????
?
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?????
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用如图甲所示的实验装置验证质量分别为、的物体组成的系统机械能守恒。质量为的物体从高处由静止开始下落，质量为的物体上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量来验证机械能是否守恒。如图乙所示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个点未画出，计数点间的距离如图乙所示。已知，。取，结果保留两位有效数字??
?
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A.按照图甲所示的装置安装器件
B.将打点计时器接到直流电源上
C.先释放质量为的物体，再接通电源打出一条纸带
D.测量纸带上某些点间的距离
E.根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能
其中操作不当的步骤是??????????填选项对应的字母
在纸带上打下计数点5时的速度??????????打点频率为
在打点过程中系统动能的增量??????????J，系统重力势能的减少量??????????J，由此得出的结论是??????????
若某同学作出图像如图丙所示，写出计算当地重力加速度g的表达式??????????，并计算出当地的实际重力加速度??????????。
利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示。
实验步骤：
将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平
用游标卡尺测量挡光条的宽度为
由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离????????????????????
将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门
从数字计时器图中未画出上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间和
用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。
用表示直接测量的字母写出下列所示物理量的表达式：
滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为??????????和??????????。
当滑块通过光电门1和光电门2时，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能分别为??????????和??????????。
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量??????????重力加速度为。
如果??????????，则可认为验证了机械能守恒定律。
某实验小组利用如图装置来验证机械能守恒定律。在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d遮光条。把导轨的右端垫高，测出倾角为已知当地重力加速度为g。
实验时，将滑块从某处由静止释放，滑块遮光条通过某光电门的时间，则滑块通过光电门的瞬时速度______。
若通过光电门1和2的速度分别为和，还需要测量______并给这个物理量赋予字母，满足表达式______。
说明机械能守恒。
完成问所述测量，将滑块从______选填“同一”或“不同”位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度、以L为横坐标，以为纵坐标，把所得的实验数据描点，得到一条斜率为______、截距为______的图线，说明机械能守恒。
为了探究机械能守恒定律，某同学设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A.小车????????????????????????????????????????????????????????
钩码
C.一端带滑轮的木板???????????????????????????????????
细线
E.电火花计时器??????????????????????????????????????????
纸带
G.毫米刻度尺??????????????????????????????????????????????
的交流电源
L.220V的交流电源??????????????????????????????????????
天平
K.秒表
根据实验装置，你认为实验中不需要的器材是________、________填写器材序号
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，测出1、2、3、4、5、6到0点的距离分别为、、、、、，打点周期为则打点2时小车的速度________．
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、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________．
在处理实验数据时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出图像，其图线斜率的表达式为________．
“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图甲、乙两种方案进行，如图甲所示，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；如图乙所示，将打点计时器固定在斜面上，用小车带动纸带从静止开始自由下滑。
对比两种方案，_________填“甲”或者“乙”方案好些，理由是_________；某小组采用甲方案进行实验：
供实验选择的重物有以下四个，应选择______。
A.质量为10g的砝码???????
B.质量为50g的塑料球
C.质量为200g的木球???????
D.质量为200g的铁球
安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如下图所示，纸带的______端选填“左”或“右”与重物相连。
上图中O点为打点起始点，且速度为零，选取纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点，为验证重物对应O点和E点机械能是否相等，并使数据处理简便，应测量O、E两点间的距离和_____两点间的距离。
已知重物质量为m，计时器打点周期为T，从O点到E点的过程中重物动能的增加量_____用本题所给字母表示。
答案解析
1.C
【解析】操作时应先接通电源、再松开纸带，故选项C错误。
A、打点计时器使用低压交流电源，所以实验时把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接低压交流电源，故A正确；
B、固定好打点计时器，将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，将纸带和重锤提升到一定高度，尽量靠近打点计时器，故B正确；
C、应先接通电源，然后释放重物，否则纸带开始阶段是空白，可能所采集的数据不够，而且浪费纸带，故C错误；
D、重复几次，取得几条打点纸带，挑选一条清楚的纸带进行数据处理，故D正确；
本题选错误的，故选C．
2.C
【解析】验证机械能守恒定律即，化简得，故以为纵轴、以h为横轴应为过原点的直线。故ABD错误，C正确。故选C。
3.B
【解析】A、设任一斜面与水平面的夹角为，则斜面的长度：，物块受到的摩擦力大小：，物块下滑的过程中克服摩擦力做的功：，可知，物块下滑的过程中，克服摩擦力做功与水平位移的大小成正比，物块从A到B的水平位移小于从B到C的水平位移，所以物块在AB段克服摩擦力做功小于在BC段克服摩擦力做功，而物块减少的机械能等于克服摩擦力做的功，所以，物块从A到B减少的机械能比从B到C的少，故A错误；
B、物体从A到B和从B到C，AB段的高度与BC段的高度相等，重力对物体做的功相等，则减少的重力势能相等，故B正确；
C、因摩擦而产生的热量等于减少的机械能，所以，从A到B和从B到C，因摩擦而产生的热量不等，故C错误；
D、物体从B到C的过程中，重力对物体做正功，摩擦力对物体做负功，由于不知道二者的大小关系，所以C点的动能不一定大于物体在B点的动能，物块在C点的动能不一定最大，故D错误。
故选：B。
4.C
【解析】验证机械能守恒定律即，化简得，故以为纵轴、以h为横轴应为过原点的直线。故ABD错误，C正确。故选C。
5.BC
【解析】A、电磁打点计时器与电火花计时器均使用交流电，其中电火花计时器的工作电压都为220V，电磁打点计时器的工作电压为交流电，故A错误；
B、在“探究力的平行四边形定则”实验中要求两次拉橡皮筋的效果相同，故实验采用了等效替代的方法，故B正确；
C、在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证动能增加量和势能减小量是否相等，质量约去，不一定需要天平测量物体的质量，故C正确；
D、在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的数量来改变拉力做功的数值，故D错误；
故选：BC。
探究力的平行四边形定则”实验的实验原理、采用方法；了解打点计时器的工作原理以及熟练使用打点计时器；在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证动能增加量和势能减小量是否相等，质量约去，不一定需要天平测量物体的质量．
本题考查了几个力学实验的注意事项以及一些仪器的简单使用，要熟练掌握基本力学实验的实验原理以及仪器的正确使用．
6.ABD
【解析】A.打点计时器使用低压交流电源，所以实验时把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接低压交流电源，故A正确；
B.固定好打点计时器，将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，将纸带和重锤提升到一定高度，尽量靠近打点计时器，故B正确；
C.应先接通电源，然后释放重物，否则纸带开始阶段是空白，可能所采集的数据不够，而且浪费纸带，故C错误；
D.重复几次，取得几条打点纸带，挑选一条清楚的纸带进行数据处理，故D正确。
故选ABD。
7.AB
【解析】A、本实验的原理就是利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，因此打点计时器所打的第一个点，对应的速度应为零，选项A正确；
B、表示打第n点时重物下落的高度，选项B正确；
C、本实验中，不需要测量重物的质量，选项C错误；
D、计算速度时不能用或，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误，选项D错误。故选AB。
8.ABC
【解析】A、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，采用累积法测量单摆周期，即用停表测出单摆做次全振动所用的时间，通过求出单摆的周期；这样做的目的是为了减小测量误差。故A正确；
B、打点计时器的周期是有交流电的频率决定的，所以打点计时器在纸带上打点的周期与所用交变电流的周期相同。故B正确；
C、做“验证机械能守恒定律”的实验中在实验数据的处理时；重锤的质量可以约掉，用来验证机械能守恒。故C正确；
D、“验证动量守恒定律”的实验中，小球碰撞后做平抛运动，抓住平抛运动的时间相等，小球飞行的水平距离来代表小球的水平速度来验证动量守恒定律。所以小球的速度不必要测量。故D错误。
故选ABC。
9.AB
【解析】A.由机械能守恒的条件可知，斜槽必须是光滑的，故A正确；
B.由平抛运动规律可得球平抛运动：机械能守恒表达式可得：可知，该实验不需要测量小球的质量及当地的重力加速度，故B正确；
C.在该实验中，小球的密度越大，体积越小，对空气阻力越小，实验误差小，故小球的密度与体积大小对实验结果有影响，故C错误；
D.平抛运动的竖直位移为H，故D错误。
故选AB。
10.AC
【解析】由平均速度解得瞬时速度，可得打点计时器打下E点时，重物的速度大小为：，故A正确，B错误；
由机械能守恒的条件可知，重物下落过程，若满足机械能守恒，则其加速度大小应为重力加速度g，在重物发生的位移从O到E点过程，由速度位移公式可得：，及打下E点时重物的瞬时速度大小联立可得：，故C正确，D错误。
故选AC。
11.4Hh；小于；小球与轨道间存在摩擦力．
【解析】对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动，
运用动能定理研究得：
所以离开轨道时速度为，
由平抛运动知识可求得时间为，
可得．
所以：
依次描点，连线，注意不要画成折线．
对比实验结果与理论计算得到的--h关系图线中发现：自同一高度静止释放的钢球，也就是h为某一具体数值时，理论的数值大于实验的数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值．
由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小．小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率．
故答案为：
见图
小于?
小球与轨道间存在摩擦力．
要求平抛的水平位移，我们应该想到运用平抛运动的规律，即要求出时间和水平初速度．
对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动，我们应该运用动能定理求出抛出的水平初速度．
根据表格中的数据采用描点作图．
同一坐标系中两天倾斜的直线对比，可以采用某一个变量取一定值，看另一个变量的大小关系来解决问题．
对于误差原因分析，我们要从实验装置和过程中分析．
本题从新的角度考查了对机械能守恒实定律的理解，有一定的创新性，很好的考查了学生的创新思维．但该实验的原理都是我们学过的物理规律．
做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决．
12.?
?
?
?
在误差允许的范围内，物体A、B组成的系统机械能守恒?
?
【解析】实验过程中，应将打点计时器接到交流电源上，B错误；应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放物体B，C错误；
在纸带上打下计数点5时的速度为
????．
???
，系统重力势能的减少量，因此可得出：在误差允许的范围内，物体A、B组成的系统机械能守恒；
因为，整理得，整理也可得到，所以图像的斜率为，即，解得。
故答案为：
?
?
?
?
在误差允许的范围内，物体A、B组成的系统机械能守恒?
?
13.；
；；；；；
【解析】
两光电门中心之间的距离；
由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度，
则，；
根据动能的定义式得：
通过光电门1，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能为；
通过光电门2，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能为；
系统势能的减少
如果，即重力势能的减小量等于动能的增加量，则可认为验证了机械能守恒定律。
故答案为：
；
；；；；；
14.；
两光电门间距L，及气垫导轨长度s与高度h；；
同一；；0?
．
【解析】用挡光板通过光电门的平均速度来代替瞬时速度有：；
依据实验原理，除知道通过光电门1和2的速度分别为和，还需要测量两光电门间距L，及气垫导轨长度s与高度h，
当减小的重力势能完全转化为增加的动能，即为：，则可说明满足机械能守恒；
将滑块从同一位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度、。
以L为横坐标，以为纵坐标，把所得的实验数据描点，作出一条过原点的直线图象，即为；
得到一条斜率为，截距为零的图线，说明机械能守恒。；
故答案为：；两光电门间距L，及气垫导轨长度s与高度h；；，0。
由于遮光板通过的时间很短，因此可以用平均速度来代替其通过的瞬时速度；
要求遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度，所以还需要测量滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s；
通过比较重力做功重力势能的减小量和动能的增加量之间的大小关系，可以验证机械能是否守恒。
明确实验原理，熟练应用所学物理知识进行有关数据处理是正确解答实验问题的关键，掌握求解瞬时速度的方法，及理解机械能守恒的条件。
15.??或
【解析】
实验中，打点计时器可以直接记录时间，所以不需要秒表，电火花计时器需要220V的交流电源，不需要的交流电源，所以不需要的器材为H、K．
打点2时小车的瞬时速度为或．
从点1到点5，动能的增加量为，则需要验证的系统的机械能守恒的关系式为
根据机械能守恒定律得，解得，则图线斜率的表达式为．
16.甲；乙方案因为存在摩擦阻力，不满足机械能守恒的条件；
?；
左；
、F??；
【解析】
对比两种方案，甲方案好些，乙方案因为存在摩擦阻力，不满足机械能守恒的条件；
为了减小空气阻力的影响，重物应选用质量大密度大的物体，所以应选D；
纸带从左向右点间距逐渐增大，左边的点先打，所以左边连接重物；
验证重物对应O点和F点机械能是否相等，需要计算出F点的瞬时速度，所以需要测出E、G间的距离．
动能的增加量，而，所以。
一、单选题
某位同学做利用自由落体运动“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是
A.
把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源
B.
将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度
C.
先释放纸带，再接通电源
D.
更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。
根据纸带算出相关各点的速度v?，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像应是?
?
?
A.
B.
C.
D.
如图所示，一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从A经B滑动到C，若不考虑物块在经过B点时机械能的损失，则下列说法中正确的是
A.
从A到B和从B到C，减少的机械能相等
B.
从A到B和从B到C，减少的重力势能相等
C.
从A到B和从B到C，因摩擦而产生的热量相等
D.
小物块在C点的动能一定最大
在“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的
A.
B.
C.
D.
二、多选题
以下有关高中物理实验的一些描述中，正确的是
A.
电磁打点计时器与电火花计时器均使用交流电，工作电压都为220V
B.
在“验证力的平行四边形定则”实验中，采用的科学方法是等效替代法
C.
在“验证机械能守恒定律”的实验中，不需要用天平测出物体的质量
D.
在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值
某同学做用落体法“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中正确的是
A.
把电磁打点计时器固定在铁架台上，并用导线连接到低压交流电源上
B.
将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度
C.
先释放纸带，再接通电源
D.
更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
多选用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看是否等于对应打下的第n个点。关于该实验的下列说法中正确的是?
???
A.
打点计时器打第一个点O时，重物的速度为0
B.
是计时点n到第一个点O的距离
C.
m为重物的质量，需用天平称量
D.
可以用计算，其中为打点周期
对于高中物理实验中的几个实验的描述中，正确的是
A.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中，采用累积法测量单摆周期的目的是为了减小测量误差
B.
在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器在纸带上打点的周期与所用交变电流的周期相同
C.
在利用重锤自由下落做“验证机械能守恒定律”的实验中，不必测量重锤的质量
D.
在“验证动量守恒定律”的实验中，必须直接测量小球的质量和速度
某同学利用如下图所示的斜槽装置来验证机械能守恒定律：先将斜槽固定在水平桌面上，使斜槽末端恰好在桌子边缘，并调整斜槽末端与桌面水平相切，将半径为R的均质小球置于斜槽某高度处保持静止，测出球心距桌面的高度h，然后小球多次从同一位置释放后从桌子边缘飞出，再测量出桌面的高度H和平均落点距桌子边缘的水平距离L，根据小球的平抛运动计算出小球在斜槽上运动的末速度，进而验证小球在斜槽上的运动过程是否满足机械能守恒定律。下列关于该实验过程的说法正确的是?
?
A.
斜槽必须是光滑的
B.
该实验不需要测量小球的质量及当地的重力加速度
C.
小球的密度与体积大小对实验结果没有丝毫影响
D.
因为H为桌面高度而非平抛开始时球心高度，故平抛过程竖直方向的位移应该为
某小组利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，得到了如图乙所示的一条纸带．图乙中O点是打出的第一个点，A，B，C，D，E，F是依次打出的点，OE间的距离为，DF间的距离为，已知相邻两点间的时间间隔为T，重力加速度为下列说法正确的是???
A.
打点计时器打下E点时，重物的速度大小为
B.
打点计时器打下E点时，重物的速度大小为
C.
在误差允许范围内，若，则重物下落过程中机械能守恒
D.
在误差允许范围内，若，则重物下落过程中机械能守恒
三、实验题
某同学利用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
若轨道完全光滑，与h的理论关系应满足??????????????????用H、h表示。
该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：
请在图2坐标纸上作出关系图。
对比实验结果与理论计算得到的关系图线图2中已画出，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率??????????????????填“小于”或“大于”理论值。
从关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率偏差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是??????????
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用如图甲所示的实验装置验证质量分别为、的物体组成的系统机械能守恒。质量为的物体从高处由静止开始下落，质量为的物体上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量来验证机械能是否守恒。如图乙所示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个点未画出，计数点间的距离如图乙所示。已知，。取，结果保留两位有效数字??
?
下面列举了该实验的几个操作步骤：
A.按照图甲所示的装置安装器件
B.将打点计时器接到直流电源上
C.先释放质量为的物体，再接通电源打出一条纸带
D.测量纸带上某些点间的距离
E.根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能
其中操作不当的步骤是??????????填选项对应的字母
在纸带上打下计数点5时的速度??????????打点频率为
在打点过程中系统动能的增量??????????J，系统重力势能的减少量??????????J，由此得出的结论是??????????
若某同学作出图像如图丙所示，写出计算当地重力加速度g的表达式??????????，并计算出当地的实际重力加速度??????????。
利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示。
实验步骤：
将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平
用游标卡尺测量挡光条的宽度为
由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离????????????????????
将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门
从数字计时器图中未画出上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间和
用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。
用表示直接测量的字母写出下列所示物理量的表达式：
滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为??????????和??????????。
当滑块通过光电门1和光电门2时，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能分别为??????????和??????????。
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量??????????重力加速度为。
如果??????????，则可认为验证了机械能守恒定律。
某实验小组利用如图装置来验证机械能守恒定律。在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d遮光条。把导轨的右端垫高，测出倾角为已知当地重力加速度为g。
实验时，将滑块从某处由静止释放，滑块遮光条通过某光电门的时间，则滑块通过光电门的瞬时速度______。
若通过光电门1和2的速度分别为和，还需要测量______并给这个物理量赋予字母，满足表达式______。
说明机械能守恒。
完成问所述测量，将滑块从______选填“同一”或“不同”位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度、以L为横坐标，以为纵坐标，把所得的实验数据描点，得到一条斜率为______、截距为______的图线，说明机械能守恒。
为了探究机械能守恒定律，某同学设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A.小车????????????????????????????????????????????????????????
钩码
C.一端带滑轮的木板???????????????????????????????????
细线
E.电火花计时器??????????????????????????????????????????
纸带
G.毫米刻度尺??????????????????????????????????????????????
的交流电源
L.220V的交流电源??????????????????????????????????????
天平
K.秒表
根据实验装置，你认为实验中不需要的器材是________、________填写器材序号
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，测出1、2、3、4、5、6到0点的距离分别为、、、、、，打点周期为则打点2时小车的速度________．
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、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________．
在处理实验数据时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出图像，其图线斜率的表达式为________．
“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图甲、乙两种方案进行，如图甲所示，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；如图乙所示，将打点计时器固定在斜面上，用小车带动纸带从静止开始自由下滑。
对比两种方案，_________填“甲”或者“乙”方案好些，理由是_________；某小组采用甲方案进行实验：
供实验选择的重物有以下四个，应选择______。
A.质量为10g的砝码???????
B.质量为50g的塑料球
C.质量为200g的木球???????
D.质量为200g的铁球
安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如下图所示，纸带的______端选填“左”或“右”与重物相连。
上图中O点为打点起始点，且速度为零，选取纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点，为验证重物对应O点和E点机械能是否相等，并使数据处理简便，应测量O、E两点间的距离和_____两点间的距离。
已知重物质量为m，计时器打点周期为T，从O点到E点的过程中重物动能的增加量_____用本题所给字母表示。
答案解析
1.C
【解析】操作时应先接通电源、再松开纸带，故选项C错误。
A、打点计时器使用低压交流电源，所以实验时把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接低压交流电源，故A正确；
B、固定好打点计时器，将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，将纸带和重锤提升到一定高度，尽量靠近打点计时器，故B正确；
C、应先接通电源，然后释放重物，否则纸带开始阶段是空白，可能所采集的数据不够，而且浪费纸带，故C错误；
D、重复几次，取得几条打点纸带，挑选一条清楚的纸带进行数据处理，故D正确；
本题选错误的，故选C．
2.C
【解析】验证机械能守恒定律即，化简得，故以为纵轴、以h为横轴应为过原点的直线。故ABD错误，C正确。故选C。
3.B
【解析】A、设任一斜面与水平面的夹角为，则斜面的长度：，物块受到的摩擦力大小：，物块下滑的过程中克服摩擦力做的功：，可知，物块下滑的过程中，克服摩擦力做功与水平位移的大小成正比，物块从A到B的水平位移小于从B到C的水平位移，所以物块在AB段克服摩擦力做功小于在BC段克服摩擦力做功，而物块减少的机械能等于克服摩擦力做的功，所以，物块从A到B减少的机械能比从B到C的少，故A错误；
B、物体从A到B和从B到C，AB段的高度与BC段的高度相等，重力对物体做的功相等，则减少的重力势能相等，故B正确；
C、因摩擦而产生的热量等于减少的机械能，所以，从A到B和从B到C，因摩擦而产生的热量不等，故C错误；
D、物体从B到C的过程中，重力对物体做正功，摩擦力对物体做负功，由于不知道二者的大小关系，所以C点的动能不一定大于物体在B点的动能，物块在C点的动能不一定最大，故D错误。
故选：B。
4.C
【解析】验证机械能守恒定律即，化简得，故以为纵轴、以h为横轴应为过原点的直线。故ABD错误，C正确。故选C。
5.BC
【解析】A、电磁打点计时器与电火花计时器均使用交流电，其中电火花计时器的工作电压都为220V，电磁打点计时器的工作电压为交流电，故A错误；
B、在“探究力的平行四边形定则”实验中要求两次拉橡皮筋的效果相同，故实验采用了等效替代的方法，故B正确；
C、在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证动能增加量和势能减小量是否相等，质量约去，不一定需要天平测量物体的质量，故C正确；
D、在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的数量来改变拉力做功的数值，故D错误；
故选：BC。
探究力的平行四边形定则”实验的实验原理、采用方法；了解打点计时器的工作原理以及熟练使用打点计时器；在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证动能增加量和势能减小量是否相等，质量约去，不一定需要天平测量物体的质量．
本题考查了几个力学实验的注意事项以及一些仪器的简单使用，要熟练掌握基本力学实验的实验原理以及仪器的正确使用．
6.ABD
【解析】A.打点计时器使用低压交流电源，所以实验时把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接低压交流电源，故A正确；
B.固定好打点计时器，将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，将纸带和重锤提升到一定高度，尽量靠近打点计时器，故B正确；
C.应先接通电源，然后释放重物，否则纸带开始阶段是空白，可能所采集的数据不够，而且浪费纸带，故C错误；
D.重复几次，取得几条打点纸带，挑选一条清楚的纸带进行数据处理，故D正确。
故选ABD。
7.AB
【解析】A、本实验的原理就是利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律，因此打点计时器所打的第一个点，对应的速度应为零，选项A正确；
B、表示打第n点时重物下落的高度，选项B正确；
C、本实验中，不需要测量重物的质量，选项C错误；
D、计算速度时不能用或，否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误，选项D错误。故选AB。
8.ABC
【解析】A、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，采用累积法测量单摆周期，即用停表测出单摆做次全振动所用的时间，通过求出单摆的周期；这样做的目的是为了减小测量误差。故A正确；
B、打点计时器的周期是有交流电的频率决定的，所以打点计时器在纸带上打点的周期与所用交变电流的周期相同。故B正确；
C、做“验证机械能守恒定律”的实验中在实验数据的处理时；重锤的质量可以约掉，用来验证机械能守恒。故C正确；
D、“验证动量守恒定律”的实验中，小球碰撞后做平抛运动，抓住平抛运动的时间相等，小球飞行的水平距离来代表小球的水平速度来验证动量守恒定律。所以小球的速度不必要测量。故D错误。
故选ABC。
9.AB
【解析】A.由机械能守恒的条件可知，斜槽必须是光滑的，故A正确；
B.由平抛运动规律可得球平抛运动：机械能守恒表达式可得：可知，该实验不需要测量小球的质量及当地的重力加速度，故B正确；
C.在该实验中，小球的密度越大，体积越小，对空气阻力越小，实验误差小，故小球的密度与体积大小对实验结果有影响，故C错误；
D.平抛运动的竖直位移为H，故D错误。
故选AB。
10.AC
【解析】由平均速度解得瞬时速度，可得打点计时器打下E点时，重物的速度大小为：，故A正确，B错误；
由机械能守恒的条件可知，重物下落过程，若满足机械能守恒，则其加速度大小应为重力加速度g，在重物发生的位移从O到E点过程，由速度位移公式可得：，及打下E点时重物的瞬时速度大小联立可得：，故C正确，D错误。
故选AC。
11.4Hh；小于；小球与轨道间存在摩擦力．
【解析】对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动，
运用动能定理研究得：
所以离开轨道时速度为，
由平抛运动知识可求得时间为，
可得．
所以：
依次描点，连线，注意不要画成折线．
对比实验结果与理论计算得到的--h关系图线中发现：自同一高度静止释放的钢球，也就是h为某一具体数值时，理论的数值大于实验的数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值．
由于客观上，轨道与小球间存在摩擦，机械能减小，因此会导致实际值比理论值小．小球的转动也需要能量维持，而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分，也会导致实际速率明显小于“理论”速率．
故答案为：
见图
小于?
小球与轨道间存在摩擦力．
要求平抛的水平位移，我们应该想到运用平抛运动的规律，即要求出时间和水平初速度．
对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动，我们应该运用动能定理求出抛出的水平初速度．
根据表格中的数据采用描点作图．
同一坐标系中两天倾斜的直线对比，可以采用某一个变量取一定值，看另一个变量的大小关系来解决问题．
对于误差原因分析，我们要从实验装置和过程中分析．
本题从新的角度考查了对机械能守恒实定律的理解，有一定的创新性，很好的考查了学生的创新思维．但该实验的原理都是我们学过的物理规律．
做任何实验问题还是要从最基本的物理规律入手去解决．
12.?
?
?
?
在误差允许的范围内，物体A、B组成的系统机械能守恒?
?
【解析】实验过程中，应将打点计时器接到交流电源上，B错误；应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放物体B，C错误；
在纸带上打下计数点5时的速度为
????．
???
，系统重力势能的减少量，因此可得出：在误差允许的范围内，物体A、B组成的系统机械能守恒；
因为，整理得，整理也可得到，所以图像的斜率为，即，解得。
故答案为：
?
?
?
?
在误差允许的范围内，物体A、B组成的系统机械能守恒?
?
13.；
；；；；；
【解析】
两光电门中心之间的距离；
由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度，
则，；
根据动能的定义式得：
通过光电门1，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能为；
通过光电门2，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能为；
系统势能的减少
如果，即重力势能的减小量等于动能的增加量，则可认为验证了机械能守恒定律。
故答案为：
；
；；；；；
14.；
两光电门间距L，及气垫导轨长度s与高度h；；
同一；；0?
．
【解析】用挡光板通过光电门的平均速度来代替瞬时速度有：；
依据实验原理，除知道通过光电门1和2的速度分别为和，还需要测量两光电门间距L，及气垫导轨长度s与高度h，
当减小的重力势能完全转化为增加的动能，即为：，则可说明满足机械能守恒；
将滑块从同一位置释放，测出滑块经过光电门1、2的速度、。
以L为横坐标，以为纵坐标，把所得的实验数据描点，作出一条过原点的直线图象，即为；
得到一条斜率为，截距为零的图线，说明机械能守恒。；
故答案为：；两光电门间距L，及气垫导轨长度s与高度h；；，0。
由于遮光板通过的时间很短，因此可以用平均速度来代替其通过的瞬时速度；
要求遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度，所以还需要测量滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s；
通过比较重力做功重力势能的减小量和动能的增加量之间的大小关系，可以验证机械能是否守恒。
明确实验原理，熟练应用所学物理知识进行有关数据处理是正确解答实验问题的关键，掌握求解瞬时速度的方法，及理解机械能守恒的条件。
15.??或
【解析】
实验中，打点计时器可以直接记录时间，所以不需要秒表，电火花计时器需要220V的交流电源，不需要的交流电源，所以不需要的器材为H、K．
打点2时小车的瞬时速度为或．
从点1到点5，动能的增加量为，则需要验证的系统的机械能守恒的关系式为
根据机械能守恒定律得，解得，则图线斜率的表达式为．
16.甲；乙方案因为存在摩擦阻力，不满足机械能守恒的条件；
?；
左；
、F??；
【解析】
对比两种方案，甲方案好些，乙方案因为存在摩擦阻力，不满足机械能守恒的条件；
为了减小空气阻力的影响，重物应选用质量大密度大的物体，所以应选D；
纸带从左向右点间距逐渐增大，左边的点先打，所以左边连接重物；
验证重物对应O点和F点机械能是否相等，需要计算出F点的瞬时速度，所以需要测出E、G间的距离．
动能的增加量，而，所以。