1、第七章 机械能守恒定律第9节 实验：验证机械能守恒定律一、实验目的、原理及器材1本实验的目的是：_。2实验原理（1）在只有_做功的自由落体运动中，物体的_转化为_，总的机械能应该守恒，即_。（2）重物下落的高度等于_。（3）物体瞬时速度的测量、计算：做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度等于_的平均速度。3实验器材铁架台（带铁夹）、电火花打点计时器（或电磁打点计时器、复写纸、低压交流电源）、重物（带纸带的夹子）、纸带、导线、_4实验步骤（1）安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。（2）打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的_，用手提着纸带使
2、重物静止在靠近打点计时器的地方。先接_，后_，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做35次实验。（3）选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为_的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为_的第一个点作为起始点，记作O，在距离O点较远处再依次选出计数点1、2、3（4）测距离：用刻度尺测出O点到1、2、3的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3验证机械能守恒定律 重力 重力势能 动能 纸带上两点间的距离 相邻两点间 毫米刻度尺 限位孔 通电源 松开纸带 2 mm 2 mm数据处理1计算各点对应的瞬时速度：记下第1个点的位置O，在纸带上从离O点适当距离开始选取几个计数点1、2、3并测量出各计数点到O
3、点的距离h1、h2、h3再根据公式，计算出1、2、3、4、n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4vn。2机械能守恒验证：方法一：利用起始点和第n点。从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为mghn，动能增加量为，计算ghn和，如果在实验误差允许的范围内相等，则机械能守恒定律得到验证。方法二：任取两点A、B从A点到B点，重力势能减少量为mghAmghB，动能增加量为，计算ghAB和，如果在实验误差允许的范围内，则机械能守恒定律得到验证。学科*网方法三：图象法计算各计数点，以为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h为横轴，根据实验数据绘出图线。若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证
4、了机械能守恒定律。【例题】在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1 kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点（下图纸带上的所有点均为计时点，相邻计时点时间间隔为0.02 s），那么：（1）实验中下列物理量中需要直接测量的量有_，通过计算可得到的量有_（填字母序号）；A重锤质量 B重力加速度C重锤下落的高度 D与下落高度相应的重锤的瞬时速度（2）纸带的_ （填“P”或“C”，用字母表示）端与重物相连；（3）打点计时器打下计时点B时，物体的速度vB=_m/s（保留到小数点后两位）；（4）从起点P到打下计时点B的过程中物体的重力势能减少量Ep=_J，此过程中物体动能的增加量Ek=_J；（g
5、取9.8 m/s2保留到小数点后两位）（5）通过计算表明数值上Ep_ Ek（填“大于”“小于”或“等于”），这是因为 ，实验的结论是： 。参考答案：（1）C D （2）P （3）0.98 （4）0.49 0.48 （5）大于 重物受到的空气阻力及纸带与打点计时器的摩擦等原因使机械能减少 在误差允许的范围内重锤的重力势能减少等于动能的增加，机械能守恒。1（2018江苏省南通市如东县期末考试）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。下列做法正确的是A选用较小密度材料制成的重锤B先释放纸带，再接通电源C将纸带沿竖直方向穿过限位孔D选用直流电源给打点计时器供电2在做“验证机械能守恒定律”实验时，下列
6、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3在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选的纸带如图。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）。（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是 （填OA或OB或OC），应记作 cm。（2）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80 m/s2，他用AC
7、段的平均速度作为B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为 ，而动能的增加量为 ，（均保留3位有效数字，重锤质量用m表示）。这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量 动能的增加量（填“大于、等于或小于），原因是 。4在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：（1）打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选_纸带好。（2）若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律。现已测得2、4两点间距离为s1，0、3两点间距离为s2，打点周期为T，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s1、s2和T应满足的关系为_。5如图甲所示，用包有
8、白纸的质量为1.00 kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号之间的距离依次为26.0 mm、42.0 mm、58.0 mm、74.0 mm、90.0 mm、106.0 mm，已知电动机铭牌上标有“1 440 r/min”的字样，由此验证机械能守恒。根据以上内容，回答下列问题：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔T=_s，图乙中的圆柱棒的_端是悬挂端（填“左”或“右”）。（2）根据图乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒
9、下落的速度vC=_m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=_m/s；记号C、D之间圆柱棒的动能的变化量为_J，重力势能的变化量为_J（g=9.8 m/s2）。由此可得出的结论是_。（结果保留两位有效数字）6（2018安徽省淮南市第二次模拟）如图所示是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。图甲为光电门的激光发射和接收装置。图乙中的滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平气垫导轨上，并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连。测得滑块（含遮光板）质量为M、钩码质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g。将滑块在图示位置释放后，光电计时器记录下遮光板先后通过两个光电门的时间分别为、。（1）用游标
10、卡尺测量遮光板宽度，测量结果如图丙所示，则读数为_cm；（2）若实验中测得两光电门中心之间的距离为L，本实验中验证机械能守恒的表达式为：_（用题目中给定的字母表示）；（3）若测得的系统动能增加量大于重力势能减少量，请分析可能的原因_。7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：（1）实验步骤：将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；用游标卡尺测量挡光条的宽度为l=9.30 mm。由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=_cm。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能过光电门2；从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条
11、通过光电门1和光电门2所用的时间t1和t2；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。（2）用表示直接测量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的瞬时速度分别为v1=_和v2=_。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Ek1=_和Ek2=_。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Ep=_（重力加速度为g）。（3）如果Ep=_，则可认为验证了机械能守恒定律。8（2018湖北省黄冈市黄冈中学适应性考试）某课外小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。甲 乙（1）某同学利用游标卡尺测量小球的直径，
12、读数如图甲所示，小球的直径d =_cm。（2）如图乙所示的弹射装置将小球竖直上抛，先后经过光电门A、B，计时装置测出通过A和B的时间分别为tA和tB，用刻度尺测出光电门A、B间距离h，已知当地重力加速度大小为g，则只需要验证等量关系式_成立，就可说明在误差允许范围内小球机械能守恒（用所测物理量符号表示）。9（2018江苏省兴化一中高考第四次模拟）如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d。实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为t，拉力传感器的读数为F。（1）用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为_ c
13、m；（2）某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间t，测得多组L和t值。应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作_图象（选填“”、“ ”或“”），该图象的斜率k=_；（3）该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是_。A钩码质量m未远小于滑块质量MB滑块运动过程中克服阻力做功C气垫导轨没有调节水平D没有考虑动滑轮的质量（4）若用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒，设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、挡光条通过光电门的时间为t，则满足关系式_
14、（用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒。10（2018四川省成都市第七中学热身考试）某同学用如图甲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，可以提供输出电压为6 V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50 Hz。重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律。（1）他进行了下面几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C用天平测出重锤的质量；D先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E测量纸带上某些点间的距离；F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的
15、动能。其中没有必要进行的步骤是_，操作不当的步骤是_。（填选项字母）（2）这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点。根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重锤的速度为_m/s。（保留3位有效数字）（3）他根据纸带上的数据算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v/2为纵轴、以h为横轴面出图象，应是下列图中的_。11下图所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上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。如图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的
16、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所示。已知m1=50 g、m2=150 g，则（计算结果均保留两位有效数字）（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=_m/s；（2）在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量Ek=_ J，系统势能的减少量Ep=_J；（取当地的重力加速度g=10 m/s2）（3）若某同学作出v2h图象如图所示，则当地的重力加速度g=_m/s2。12某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如下图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。（1）同学们对两种方案进行了深入的讨论分析，
17、最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，理由是_；（2）若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为_m/s；（结果保留三位有效数字）（3）同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g=_m/s2。（结果保留三位有效数字）13如图所示“用DIS研究机械能守恒定律”实验装置。下列步骤正确的是A让摆锤自然下垂，调整标尺盘，使其竖直线与摆锤线平行B将摆锤置于释放器内，释放杆进行伸缩调整，使摆锤的系线松弛一点便于摆锤释放C调整光电门的位置，使光电门的接收
18、孔与测量点位于同一水平面内D将释放器先后置于A、B、C点，将光电门置于标尺盘的D点，分别测量释放器内的摆锤由A、B、C三点静止释放摆到D点的势能和动能14用如图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。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，已知重力加速度为，即可验证机械能守恒定律。（1）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件；B将打点计时器接到电源的直流输出端上；C用天平测量出重锤的质量；D先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带；E测量打出的纸带上某些
19、点之间的距离；F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能。其中没有必要或操作不恰当的步骤是_（填写选项对应的字母）（2）如下图所示是实验中得到一条纸带，将起始点记为，并在离点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为、，量出与点的距离分别为、，使用交流电的周期为，设重锤质量为，则在打点时重锤的动能为_，在打点和点这段时间内的重力势能的减少量为_（3）在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是_ （填“大于”或“小于”）重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出（2）问中纸带各点对应的速度，分别记为v1至v6， 并作图象，
20、如图所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为_。15（2018安徽省六安市第一中学适应性考试）某同学利用图示装置验证以下两个规律：两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳方向的分速度大小相等；系统机械能守恒。P、Q、R三个完全相同的带有遮光片的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫导轨上，物块R与轻质滑轮连接，放在细绳正中间，三个光电门分别放置于a、b、c处，调整三个光电门的位置，能实现同时被遮光。最初细绳水平，现将三个物块由静止释放。（忽略R上的遮光片到轻质滑轮间的距离）（1）为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R的遮光片的遮光时间、外，还必须测量的物理量有_。AP、Q、R的质量M B两个定滑轮间的
21、距离dCR的遮光片到c的距离H D遮光片的宽度x（2）根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，则验证表达式为_。（3）若要验证物块R沿绳方向分速度与物块P速度大小相等，则验证表达式为_。（4）若已经当地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为_。16（2018广西南宁三中收网试题）在“验证机械能守恒定律”的实验中，小倪同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验。（1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d=_mm；（2）在处理数据
22、时，计算小球下落h高度时速度v的表达式为_；（3）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，小菲同学不知道应该画哪一个图象比较好，你认为呢？_ Aht图象 B图象 C图象 D图象（4）经正确的实验操作，小娟同学发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会_（填“增大”、“缩小”或“不变”）。17某同学在做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm。已知打点计时器工作频率为50 Hz，重物的质量为1 kg，重力加速度g取9.8 m/s2。（1）重物在点2的速度v
23、2=_ m/s，在点5的速度v5=_ m/s，此过程中动能的增加量=_J，重力势能的减少量=_J。（此小题的结果均保留三位有效数字）（2）比较得_（选填“”“”或“=”），原因是_。由以上可得出实验结论_。（3）根据实验判断下列图象正确的是（其中表示物体动能的变化，表示物体下落的高度）18（2018江西省抚州市临川区第一中学全真模拟）如图甲，将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，利用此装置可以验证机械能守恒定律。某同学设计了图乙装置来完成同样的实验。（1）下列关于图乙装置的说法中，能减小实验误差的是_。A用夹子夹住纸带上端避免手提纸带因抖动而造成摩擦的增大B用复夹和铁架
24、台台面固定住打点计时器能使装置更加稳定C选用重锤连接纸带要比用夹子和重物连接纸带下落时阻力小D用图乙方式可以节省纸带，让点迹更为密集（2）图丙是某次实验所得到的一条点迹较为清晰的纸带的一段，经过测量计算后，某同学画出了如图丁所示的Eh图线，则他所画图线选取的零势能点为图丙中打点计时器打下_（选填“1点”或“11点”）时物体所在的位置，图丁中表示动能随高度变化的曲线为_选填“图线A”或“图线B”）；（3）图丁中的h1=58.5 mm和h2=390.0 mm两处机械能E1与E2大小关系为E1_E2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。19（2016上海卷）在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，
25、用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。（选填：“大”或“小”）20（2016新课标全国卷）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_，打出C点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_。（2）已测得=8.89 cm，=9.5
26、0 cm，=10.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出为_ Hz。21（2016北京卷）利用如图1所示装置做“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）图1（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、
27、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量=，动能变化量=。图2（4）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利用公式计算重物速度B利用公式计算重物速度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（5）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v，描绘v2-h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断
28、依据是否正确。22（2016江苏卷）某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方。在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek，就能验证机械能是否守恒。（1）用Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离。A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心C钢球在A点时的底端（2
29、）用Ek=计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为 cm。某次测量中，计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度为v= m/s。（3）下表为该同学的实验结果：他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议。1C【解析】为了减小阻力的影响，应选取密度大、体积小的重物，故A错误；实验时应先接通电源，再释放纸带，故B错误；为了减小阻力的影响，两个限位孔应在同一竖直线上，故C正确；使用交流电源给打点计时器供电，故D错误；故选C。3（1）OC 15.70 （2）1.22 m 1.20
30、 m 大于 摩擦生热 减小的重力势能一部分转化为内能【解析】（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC，应记作15.70 cm。（2）重锤重力势能的减小量Ep=mghoB=m9.80.1242J=1.22m J，B点的瞬时速度，则动能的增加量，这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是摩擦生热，减小的重力势能一部分转化为内能。4（1）甲（2）【解析】（1）由于甲图中1、2两点间的距离（1.9 mm）接近于2 mm，故选甲图。（2），解得。5（1）0.042 s 左 （2） 在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的【解析】（1），左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端。
31、（2）， ，在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的。6（1）1.015 （2） （3）气垫导轨的左侧偏高（3）将气垫导轨倾斜后，由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入，故增加的动能和减少的重力势能不相等；若左侧高，系统动能增加量大于重力势能减少量；若右侧高，系统动能增加量小于重力势能减少量。学科*网7（1）60.00（答案在59.9660.04之间的也可） （2） mgs （3）Ek2Ek1【解析】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做瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间t可从数字计时器读出，因此，滑块过光电门的瞬时速度为，由于质量事先已用天平测出，所以，滑
32、块的动能就是已知数了。测出动能的增加值，测出重力势能的减小值，在误差允许范围内相等，就验证了机械能守恒定律。8（1）0.655cm （2）【点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读。根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球通过光电门A、B时的速度。验证机械能守恒需判断动能的增加量和重力势能的减小量是否相等。9（1）0.355 （2） （3）BC （4）【解析】（1）用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为：0.3 cm+0.05 mm11=0.355 cm；（2）由动能定理： ，则，则为了获得线性图象应作图象；该图象的斜率；（3）因此实验中应用了力传感器，则不需要钩码质量m远小于滑
33、块质量M，选项A错误；滑块运动过程中克服阻力做功，使得滑块动能的变化量小于绳子拉力F做的功，选项B正确；气垫导轨没有调节水平，滑块要克服重力做功，使得滑块动能的变化量小于绳子拉力F做的功，选项C正确；因此实验中应用了力传感器，则动滑轮的质量对实验无影响，选项D错误；故选BC。（4）拉力对系统做功：W=mgL；滑块的速度，则钩码的速度为；则系统动能的增量：，则若运动过程中系统机械能守恒，则满足关系式：。【点睛】本题考查探究功和动能变化关系的实验，关键是明确合力的功、动能的变化如何测量，知道实验中加力传感器的作用；搞清实验中的能量转化关系。10（1）C B （2）1.84 （3）C11（1）2.4
34、 m/s （2）Ek=0.58 J Ep=0.60 J （3）g=9.7 m/s2【解析】（1）根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打第5个点时的速度为：。（2）物体的初速度为零，所以动能的增加量为：Ek=mv520=0.58 J；重力势能的减小量等于物体重力做功，故：EP=W=mgh=0.60 J；由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒。（3）本题中根据机械能守恒可知，即有：，所以图象中图象的斜率表示重力加速度，由图结合公式得斜率，故当地的实际重力加速度。斜率k=9.7，故当地的实际重力加速度g=
35、9.7 m/s2。12（1）甲，乙实验中斜面与小车之间有摩擦力，且不能忽略，小车运动过程中机械能不守恒，故乙图不能用于验证机械能守恒 （2）1.37 （3）9.75（9.709.90）13AC【解析】让摆锤自然下垂，以摆线为基准，调整标尺盘的放置位置，使标尺盘上的竖直线与摆线平行，故A正确；将摆锤置于释放器内并对释放杆进行伸缩调整，应该使摆锤的细线刚好绷紧释放摆锤，故B错误；调整光电门的位置，使光电门的接收孔与测量点位于同一水平面内，以保证竖直的高度测量准确，故C正确；应该把光电门置于标尺盘的B、C、D点，释放器的摆锤始终在A点，故D错误。14（1）BCD （2） （3） 大于 【解析】（1）
36、将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误；因为我们是比较、 的大小关系，故m可约去，不需要用天平，故C错误；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错误。（2）在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量，利用匀变速直线运动的推论，。（3）在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用；重锤下落过程中，受到重力和阻力作用，根据牛顿第二定律得：，重锤在下落过程中受到的平均阻力的
37、大小。15（1）BCD （2）t1=t2 （3） （4） 【解析】（1）要证明，需要测量d和H，通过几何关系可证明沿绳分速度相等；要证明，还需要测量H和x，根据运动学公式和动能定理列式可验证机械能守恒，故需要测量的物理量有d，H，x。故BCD正确。（4）整个系统减少的重力势能是Ep=MgH，增加的动能Ek=要验证机械能守恒，则Ep=Ek，即验证表达式gH=。【点睛】根据验证系统机械能守恒需要验证的表达式，找出需要测量的物理量；分别求出P、Q的速度大小，再根据两物体速度相等，求出需要验证的表达式；分别求出P、R的速度大小，再根据两物体速度相等，求出需要验证的表达式；根据机械能守恒定律列式，化简，
38、求出验证系统机械能守恒的表达式。16（1）7.375（7.3707.380） （2） （3）D （4）增大【解析】（1）固定部分读数为7 mm，转动部分读数为37.5，故最终读数为：7 mm+37.50.01 mm=7.375 mm。（2）已知经过光电门时的时间小球的直径；用平均速度表示经过光电门时的速度，所以；（3）若机械能守恒，则，即，为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作图象，选D；（4）考虑阻力的影响有，因此增加释放高度h后，mgh与的差值会增大。【点睛】本题为验证机械能守恒定律的创新型实验，要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解，掌握由极短时间内平均速度表示经过光电门
39、时的速度的思路。17（1）1.50 2.08 1.04（或1.03） 1.06 （2） 重物连同纸带在下落过程中要克服阻力做功 在误差允许范围内机械能守恒 （3）C18（1）ABC （2）11点 图线B 小于【解析】（1）A、用夹子夹住纸带上端避免手提纸带因抖动而造成摩擦的增大，所以A选项是正确的。B、用复夹和铁架台台面固定住打点计时器能使装置更加稳定，所以B选项是正确的。C、选用重锤连接纸带要比用夹子和重物连接纸带下落时阻力小，所以C选项是正确的。D、采取图乙方式并没有节省纸带，点迹没有变密集，故D错误。所以ABC选项是正确的。（2）根据题意可以知道，1点的动能小，11点的动能大，从1点到1
40、1点动能逐渐增大，因为图线中一个能随高度的增加而增加，一个能随高度的增加而减小，知选取11点为零势能点，1点的高度大，重力势能大，动能小，所以图线B是动能随高度变化的曲线。（3）机械能等于动能与势能之和，通过图线发现，在横坐标分别为58.5 mm、390.0 mm处，两图线的纵坐标之和在处大，所以。19光电门 大【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d与挡光时间的比值进行计算，为：，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。【方法技巧】要熟悉实验“机械能守恒定律的验证”，会计算摆球通过光电门时的速度，根据动能
41、的公式就可以分析小球动能的变化情况。学科*网20（1）（s1+s2）f （s2+s3）f （s3s1）f2 （2）40【解析】（1）打B点时，重物下落的速度等于AC段的平均速度，所以；同理打出C点时，重物下落的速度；由加速度的定义式得。（2）由牛顿第二定律得：，解得：，代入数值解得：f=40 Hz。【点睛】本题主要考查验证机械能守恒定律实验、纸带数据分析。解决这类问题的关键是会根据纸带数据求出打某一点的瞬时速度、整个过程的加速度；解决本题要特别注意的是打点计时器的频率不是经常用的50 Hz。21（1）A （2）AB （3） （4）C （5）该同学的判断依据不正确。在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据可知，v2h图像就是过原点的一条直线。要向通过v2h图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g。
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