9.实验：验证机械能守恒定律知识点题库

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

（1）
用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图2所示，由此读出b=mm；
（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为；
（3）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△E_k=，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=，在误差允许的范围内，若△E_k=△E_p则可认为系统的机械能守恒；
（4）
在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v²﹣d图象如图3所示，并测得M=m，则重力加速度g=m/s² ．

利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，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．．

（1）实验中给打点计时器提供的电源如下，应选择

A . 4节干电池 B . 3节蓄电池 C . 学生电源，输出适当的交流电压 D . 学生电源，输出适当的直流电压
（2）某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，其中正确的是　

A . 用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间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= $\text{[math]}$ 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= $\text{[math]}$ 计算出高度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
（3）此实验中，若由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带穿过时受到较大阻力，这样物体减少的重力势能mgh与增加的动能 $\text{[math]}$ mv²之间的关系是　

A . mgh＞ $\text{[math]}$ mv² B . mgh＜ $\text{[math]}$ mv² C . mgh= $\text{[math]}$ mv² D . 无法确定．

利用自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验：

若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8m/s² ，重物质量为mkg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量△E_P=J；动能增加量△E_k=J，产生误差的主要原因是．（图中长度单位：cm）

如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空.

实验步骤如下：

①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平.

②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s.

③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2.

④读出滑块分别通过光电门1和光电门2的挡光时间Δt₁和Δt₂.

⑤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.

⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为E_k1＝和E_k2＝.

⑦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ΔE_p＝.（重力加速度为g）

⑧如果满足关系式，则可认为验证了机械能守恒定律.

在“验证机械能守恒定律”的实验中，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△E_p=J，此过程中物体动能的增加量△E_k=J．由此可得到的结论是．（g=9.8m/s² ，保留三位有效数字）

某同学在验证机械能守恒定律的实验中，使重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如题图甲所示为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点实验中所用重物的质量，打点计时器每隔打一个点，当地的重力加速度．

（1）记录B点时，重物的速度 $\text{[math]}$ ，此空及后面两空均保留三位有效数字，重物动能 $\text{[math]}$ J.从开始下落到至B点，重物的重力势能减少量是 J ，由此可得到的结论是．
（2）该同学进一步分析发现重物动能的增量总是略小于重力势能的减少量，造成这一现象的原因可能是写出一条合理的原因即可
（3）若该同学在实验时没有测量重物质量，是否能够正常完成实验？填“能”或“不能”
（4）该同学在纸带上又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O的距离h ，算出了各计数点对应的速度v² ，若重物下落过程中机械能守恒，则以h为横轴，以为纵轴画出的图线应是如图乙中的，图线的斜率表示．

某同学利用如图甲所示装置探究平抛运动中物体机械能是否守恒。在斜槽轨道的末端安装一个光电门B，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平。地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印。重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为3.30 ms(当地重力加速度g=9.8 m/s²)。

⑴用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球直径为d=mm，由此可知小球通过光电门的速度v_B.

⑵实验测得轨道离地面的高度h=0.784 m，小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x=0.600 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v₀=m/s。（结果保留3位有效数字）

⑶在误差允许范围内，实验结果中小球通过光电门的速度v_B与由平抛运动规律求解的平抛初速度v₀相等，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的。

物理探究小组要验证机械能守恒定律，采用如图甲装置原理，实验器材为：铁架台，约50cm不可伸长的细线，带孔的小铁球，光电门和数据采集器(连接光电门和计算机可以记录挡光的时间)，量角器，刻度尺，游标卡尺，计算机.

实验前小组成员先查阅资料得到当地的重力加速度为g，再将细线穿过小铁球，悬挂在铁架台的横杆上，在小球轨迹的最低点安装好光电门，测量摆线的长度l，摆球的直径d.再将小球拉至某高处，在摆线伸直时测量摆线偏离竖直方向的夹角θ，然后静止释放小球，记录摆球通过光电门的时间t.

（1）用50分度游标卡尺测量小球直径，刻度线如图乙(中间若干刻度线未画出)，则d＝cm.
（2）实验中可通过v=计算小球通过最低点的速度。
（3）若实验数据在误差允许范围内满足 $\text{[math]}$ =，则可得出摆球机械能守恒的结论.

某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．将气垫导轨固定在水平桌面上，调节旋钮使其水平．在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在B处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为M ，将质量为m的钩码通过细线与滑块连接．打开气源，滑块从A处由静止释放，宽度为b的遮光条经过光电门挡光时间为t ，取挡光时间t内的平均速度作为滑块经过B处的速度，A、B之间的距离为d ，重力加速度为g ．

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（1）调整光电门的位置，使得滑块通过B点时钩码没有落地．滑块由A点运动到B点的过程中，系统动能增加量ΔE_k为，系统重力势能减少量ΔE_p为．（以上结果均用题中所给字母表示）
（2）若实验结果发现ΔE_k总是略大于ΔE_p ，可能的原因是______

A . 存在空气阻力 B . 滑块没有到达B点时钩码已经落地 C . 测出滑块左端与光电门B之间的距离作为d D . 测出滑块右端与光电门B之间的距离作为d

如图（a）中,悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹。用重垂线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度 $\text{[math]}$ 、BM的高度 $\text{[math]}$ ,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g，小球的质量为m。

（1）根据图（b）可以确定小球平抛时的水平射程为cm。
（2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度 $\text{[math]}$ =。
（3）用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量 $\text{[math]}$ =,动能的增加量 $\text{[math]}$ =。

如图所示，打点计时器固定在铁架台上，重物带动纸带从静止开始下落，某实验小组利用此装置验证机械能守恒定律．

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（1）关于这一实验，下列说法中正确的是________.

A . 必须测量重物质量 B . 打点计时器可以用4节干电池串联组成电源 C . 可以用手托住重物，待纸带自由下垂稳定后再释放重物 D . 先接通电源，再释放纸带
（2）小明得到如图所示的纸带，纸带上各点O、A、B、C…是打点计时器打出的点，其中O点为纸带上打出的第一个点，相邻点的时间间隔为0.02s．重物下落高度可从纸带上各点间的距离直接测出．已知当地的重力加速度g，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_________．

A．O

A . OA、AD和EG的长度 B . OC、BC和CD的长度 C . OE、CE和EG的长度 D . AC、BD和EG的长度
（3）小明同学用刻度尺测得OA＝9.62 cm，OC＝15.89 cm，OE＝23.64 cm．重物的质量为1.00 kg，取g＝9.80 m/s² ．在OC段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔE_p＝ J；重物的动能增加量ΔE_k＝ J(结果均保留三位有效数字)．
（4）小华同学利用该实验装置测定当地的重力加速度g．打出了一条纸带后，在纸带上测量出了各点到第一个点的距离h，并算出了各点对应的速度v，以h为横轴，以 $\text{[math]}$ v²为纵轴画出了如图所示的图线．由于图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是．

A．重物下落过程受到空气阻力

B．先释放重物，再接通打点计时器的电源

C．所用电源的频率偏大

小华测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度gk(选填“>”、“=”或“<”)．

某同学从实验室天花板处自由释放一钢球，用频闪摄影手段验证机械能守恒。频闪仪每隔相等时间短暂闪光一次，照片上记录了钢球在各个时刻的位置。

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（1）操作时比较合理的做法是____。

A . 先打开频闪仪再释放钢球 B . 先释放钢球再打开频闪仪
（2）用刻度尺在照片上测量钢球各位置到释放点 O 的距离分别为 s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆、s₇、s₈ ，重力加速度为g，已知频闪照相频率为f，实际长度与照片上长度之比为k。选用以上各物理量符号，验证从O到A过程中钢球机械能守恒成立的关系式为：2gs₅=。

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得纸带如图甲所示，其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,相邻两个点的时间T=0.02s．

（1）该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离s₁=9.51cm，s₂=12.42cm，s₃=15.70cm．则B点的速度大小是m/s.(保留三位有效数字)
（2）该同学用重锤在AB段的运动来验证机械能守恒,在计算中发现从A到B重锤重力势能的减少量总是稍微大于重锤动能的增加量，你认为原因是.
（3）若在以上纸带中B点模糊不清如图乙所示，请用T、S₁、S₃表示当地的重力加速度g=.

利用如图所示的装置，可以验证机械能守恒定律。

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（1）实验中，质量为m的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点迹，如下图所示。已知相邻两点之间的时间间隔为T。测得A、B两点间的距离为h₁ ， B、C两点间的距离为h₂。则在打点计时器打下B点时，重物的动能为；
（2）为了减小实验误差，要尽量选择质量大些、体积小些的重物，请说明这样选择的理由：。

小华利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

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（1）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）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。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h_A、h_B、h_C。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打Ｏ点打B点的过程中，重物的重力势能减少量 $\text{[math]}$ =，动能增加量 $\text{[math]}$ =；
（3）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，可能的原因是。

某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，将气垫导轨固定在水平桌面上，调节旋钮P使其水平，在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在B处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为M、将质量为m的钩码通过细线与滑块连接，宽度为d的遮光条中心到光电门中心之间的距离为x，打开气源，滑块从A处由静止释放，遮光条经过光电门的遮光时间为t，取遮光时间t内的平均速度作为滑块经过B处的速度，钩码离地面足够高，重力加速度为g。

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（1）关于实验操作和注意事项，下列说法正确的是______；

A . 必须满足m远小于M B . 定滑轮的质量要足够小 C . 用手向上托稳钩码，由静止开始释放钩码
（2）滑块由A运动到B的过程中，滑块及遮光条和钩码组成的系统重力势能的减小量ΔE_p为，滑块及遮光条和钩码组成的系统动能的增加量ΔE_k为；（结果均用题给字母表示）
（3）改变x重复实验得到多组数据，用图象法处理数据，为了形象直观，应该作______。

A . x－t图象 B . x－t²图象 C . x－ $\text{[math]}$ 图象

某同学在“验证机械能守恒定律”实验中利用如图甲所示装置，打点计时器由铁架台台面支撑，复夹起固定作用，将纸带贴着横杆沿竖直方向从静止开始释放。

①关于本实验的操作，下列说法正确的是。（多选）

A．纸带安装在复写纸下面

B．重锤的质量可以不测量

C．打点计时器使用220V交流电

D．保证打点计时器两限位孔在同一竖直线上

②在正确操作情况下、实验得到的部分纸带如图乙所示。

该同学选取某点为计时起点并记为计数点0，后按纸带实际打出的点取计数点依次记为1、2、3、4、5、6、7，并将各计数点离0的距离记录于下表中、

计数点	0	1	2	3	4	5	6	7
位置（cm）	0	0.88	2.15	3.74	5.78	8.36	11.24	14.26

计数点3瞬时速度大小为m/s（结果保留2位有效数字）；根据上述数据可判断，本次实验中，重锤下落过程中机械能是否守恒？答：（填“守恒”或“不守恒”）。

某同学用图甲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是频率为20Hz的交流电源．打出纸带的一部分如图乙所示．当地重力加速度大小为9.80m/s² ，下列计算结果均保留三位有效数字．

（1）已测得S₁=6.67cm，S₂=9.12cm，S₃ =11.56cm；从打出的纸带可判定：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为 m/s，打出C点时重物下落的速度大小为 m/s．
（2）若重物的质量为1kg，则在从打B点到打C点的过程中，重力对重物做功为J．通过计算可知，在误差允许范围内，重物对物体做的功与重物动能的变化相等，即机械能守恒．

为了避免纸带受到摩擦阻力的影响，某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律，进行如下操作：

①用天平测定小钢球的质量为 $\text{[math]}$

②测出小钢球的直径为 $\text{[math]}$

③调节电磁铁下端到光电门的距离为 $\text{[math]}$

④电磁铁先通电，让小钢球吸在下端

⑤电磁铁断电，小钢球自由下落

⑥测得小钢球经过光电门所用时间为 $\text{[math]}$ 。

（1）计算此过程中小钢球重力势能的减少量为J（g取 $\text{[math]}$ ），小钢球动能的增加量为J。（结果均保留两位有效数字）
（2）根据以上计算结果发现重力势能减少量与动能增加量仍不相等，你认为造成这种结果的主要原因是____。

A . 存在空气阻力的影响 B . 当地的重力加速度略大于 $\text{[math]}$

用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g。

（1）除图1中所示的装置之外，还必须使用的器材是____ ；（填序号）

A . 直流电源、刻度尺 B . 直流电源、天平（含砝码） C . 交流电源、刻度尺 D . 交流电源、天平（含砝码）
（2）如图2所示，在打出的纸带上选取连续的五个点A、B、C、D、E，并测量出点B距起始点O的距离为x₀ ， B、C两点间的距离为x₁ ， C、D两点间的距离为x₂ ，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到打下C点时重力势能减少量E_p= ，动能增加量E_k= ；（均用题中已如物理量符号表示）
（3）大多数学生的实验结果显示E_p大于E_k ，其原因可能是；（写出一种即可）
（4）某同学利用图2中纸带，先分别测量出A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后相邻附两个点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制v²—h图像，如图3所示，并求得图线的斜率为k。如果算出k = ，可以验证重锤下落过程机械能守恒。

9.实验：验证机械能守恒定律 知识点题库

9.实验：验证机械能守恒定律知识点题库