9.实验：验证机械能守恒定律知识点题库

如图1所示，某同学利用如图所示的装置，求重物做自由落体运动的加速度和某一时刻的瞬时速度．

（1）让重锤拉着一条纸带自由下落，通过打点计时器在纸带上打点，若要完成该实验，除图中的实验器材外，必需的器材还有　　（填字母序号）

A . 天平 B . 刻度尺 C . 秒表
（2）选取一条符合实验要求的纸带如图2所示，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点，已知每相邻两个计数点间的时间间隔是0.1s，则B点的速度v_B=m/s，加速度a=m/s² ．（结果保留三位有效数字）

在验证机械能守恒的实验中，打点计时器连接的为4﹣6V低压电源（填“交流”或“直流”），频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）．则A、B、C、D、E、F相邻两点间的时间间隔为 s，查得当地的重力加速度g=9.80m/s² ．我们可以根据纸带求出重锤下落的加速度为 m/s²；若重锤质量为m，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为 J，重锤下落到B时，动能为 J，得出的结论是．产生误差的主要原因是．

如图所示，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，利用此装置验证机械能守恒定律。

（1）对于该实验，为了减少实验误差，纸带下方所挂重物应该选用质量和密度较的。
（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz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，某同学用毫米刻度尺测出了BD的长度，为了能完成验证机械能守恒定律，还需要再测出一个的长度。

如图所示是某同学在探究动能定理和验证机械能守恒定律的实验中分别得到的两条纸带。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，纸带上各点是打点计时器打出的计时点，纸带上记录的数据的单位均为厘米。

（1）纸带(选填甲或乙 )是在验证机械能守恒定律的实验中得到的。
（2）任选一条纸带，计算在记录计时点5时，物体运动的速度 $\text{[math]}$ =m/s。(结果保留3三位有效数字)

在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，

（1）关于本实验，说法正确的是______________

A . 选择质量较小的重物，有利于减小误差 B . 选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差 C . 先松开纸带后接通电源 D . 本实验必须的实验仪器包括铁架台，重物，纸带，打点计时器，天平，秒表等
（2）某同学在“验证机械能守恒定律”实验中得到了如图所示的一条纸带，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，从后面某点起取连续打下的三个点A、B、C。已知相邻两点间的时间间隔为0.02s，假设重物的质量为1.00kg，则从起点O到打下B 点的过程中，重物动能的增加量 $\text{[math]}$ J，重力势能的减小量 $\text{[math]}$ J。（保留三位有效数字，重力加速度g取9.80m/s²），通过计算发现数值上ΔE_P大于ΔE_K ，其原因是

用如图实验装置验证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)，计数点间的距离已在图中标出．已知m₁＝50 g、m₂＝150 g，则(g取10 m/s² ，结果保留两位有效数字)

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（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 ．将打点计时器接到直流电源上

C ．先释放m₂ ，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)．
（2）在纸带上打下计数点5时的速度v＝m/s；
（3）在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE_k＝ J，系统势能的减少量ΔE_p＝J，由此得出的结论是；
（4）若某同学作出 $\text{[math]}$ v²－h图象如图所示，写出计算当地重力加速度g的表达，并计算出当地的实际重力加速度g＝m/s².

如图所示，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，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。

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（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是____；

A . 直流电源 B . 交流电源 C . 天平和砝码 D . 毫米刻度尺
（2）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 . 速度变化量与高度变化量 B . 重力做功与重力势能变化量 C . 动能变化量与势能变化量
（3）下列关于该实验的一些说法正确的是____

A . 做实验时，要先接通电源，再释放重物 B . 实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的 C . 若某同学通过描绘 v²-h图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线的斜率应约为9.8
（4）安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。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。设重锤质量为 m，当地重力加速度为 g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式____（用题中所给字母表示）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$

某同学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，打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g取9.8m/s² ，重锤质量为1kg，计算结果保留三位有效数字。

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（1）重物在2点的速度v₂＝m/s，在5点的速度v₅＝m/s，重物从2点到5点过程中动能增加量ΔE_k＝J，重力势能减少量ΔE_p＝J，由以上可得出实验结论是：。
（2）重物获得的动能往往（填“大于”“小于”“等于”）减少的重力势能，实验中产生系统误差的原因是。

某兴趣小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，当地的重力加速度大小为g。

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（1）下列做法可减小实验误差的是___________（填字母序号）。

A . 先松开纸带后接通电源 B . 用电火花计时器替代电磁打点计时器 C . 在铝锤和铁锤中，选择铁锤作为重锤 D . 在铝锤和铁锤中，选择铝锤作为重锤
（2）在实验中，质量为m的重锤自由下落，带动纸带，纸带上打出的一系列点，如图乙所示，O是重锤刚下落时打下的点。已知打点计时器打点的频率为f，则从打点计时器打下O点到打下B点的过程中，动能的增加量为；若在实验误差允许的范围内满足等式，则机械能守恒定律得到验证。

如图甲所示的装置叫做“阿特伍德机”，它是早期英国数学家和物理学家阿特伍创制的一种著名的力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示已知重力加速度为g.

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实验时，该同学进行了如下操作

①将质量均为M的重物A、B(A含挡光片及挂钩、B含挂钩)用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h；

②在B的下端挂上质量也为M的物块C，让系统(重物A、B以及物块C中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t；

③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律。

（1）如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为.(用g、h、d和表示)
（2）引起该实验系统误差的主要原因有.(写一条即可)

用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。

（1）下列物理量中，必需直接测量的是________（填写代号）

A . 重锤质量 B . 重力加速度 C . 重锤下落的高度 D . 与下落高度对应的重锤的瞬时速度
（2）设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图乙是实验得到的一条纸带，A，B，C、D、E为相邻的连续计时点。根据测得的x₁、x₂、x₃、x₄ ，写出重锤由B点到D点重力势能减少量的表达式，动能增加量的表达式。由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是（选填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减少量。

某兴趣小组利用如图装置进行“验证机械能守恒定律”的实验。

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（1）有关重物的质量，下列说法正确的是______

A . 可以不测量出重物的质量 B . 必须称量重物的质量，而且要估读到0.01g C . 应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 D . 应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动
（2）若甲同学按实验要求选出合适的纸带进行测量，量得连续三个计数点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻两点时间间隔为0.02s），当地重力加速度g＝9.80m/s² ，重锤质量为0.50kg，那么打下点B时重锤的速度v＝m/s，从O到B的过程中重力势能减少量为△E_p＝J。（计算结果均保留三位有效数字）
（3）乙同学用v_B²＝2gh_OB计算出B的动能，恰好与重力势能减少量△E_p相等，于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”，试问该同学的做法是否合理？。
（4）在实验中，丙同学根据自己实验测得的数据，通过计算发现，重锤在下落过程中，重锤动能的增加量略大于重锤势能的减少量，若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是______

A . 重锤的质量偏大 B . 交流电源的电压偏高 C . 交流电源的频率小于50Hz D . 重锤下落时受到的阻力过大

实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图。

（1）下列操作或分析中正确的有______；

A . 必须要称出重物的质量 B . 计时器两限位孔必须在同一竖直线上 C . 实验时，应先打开电源，再释放重锤 D . 可以用v=gt或 $\text{[math]}$ 计算某点的速度
（2）小明同学选出一条清晰的纸带如图，其中O点为计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上三个连续的打点，打点计时器所接交变电源的频率为50Hz，测得OA、OB、OC间的距离如图，重锤的质量为1.00kg，g取9.8m/s² ，则计时器打下B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了ΔE_p=J，重锤动能的增加量为ΔE_k=J，（以上结果均保留三位有效数字）在误差允许的范围内，ΔE_p≈ΔE_k ，则验证了机械能守恒定律；

（3）小华同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v以及v² ，请根据下表中数据在图中作出v²-h图像；

v/m·s^-1	0.98	1.17	1.37	1.56	1.82	1.95
v²/m²·s^-2	0.96	1.37	1.88	2.43	3.30	3.80
h/×10^-2m	4.92	7.02	9.63	12.50	15.68	19.48

（4）小明、小华两同学验证的方法谁更合理？请简要阐述小华同学根据v²-h图像验证机械能守恒的依据。

“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验如图甲所示。

（1）下列器材中不必要的一项是_____________（填字母代号）。

A . 天平 B . 低压交流电源 C . 毫米刻度尺
（2）某同学在该实验中得到了一条如图乙所示的纸带，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做是重物运动的起始点，从后面某点起选取连续打下的三个点A、B、C，各点间距离为 $\text{[math]}$ 。已知相邻两点之间的时间间隔为T，重力加速度为g，设所用重物的质量为m，则从起点O到打下B点的过程中，重物动能的增加量 $\text{[math]}$ ，重物重力势能的减小量 $\text{[math]}$ 。（用题目中的字母表示）
（3）通过计算，在数值上 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“>”“=”或“<”），原因是重物在下落过程中，除重力做功之外还有。
（4）某同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以 $\text{[math]}$ 为纵轴画出了如图丙所示的图线。由于图线没有过原点，他又检査了几遍，发现测量和计算都没有出现问题，其原因可能是；该同学测出该图线的斜率为k，如果不计一切阻力，则当地的重力加速度gk（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

某实验小组设计实验验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示，在铁架台上用铁夹固定好一个力传感器，一根长为L的不可伸长的细线上端固定在力传感器上，下端固定在小球上（小球视为质点），把小球拉离平衡位置使细线偏离竖直方向一个角度，由静止释放小球，力传感器可记录小球在摆动过程中细线拉力大小，实验测得小球在平衡位置静止时传感器的读数为 $\text{[math]}$ 。

（1）某次实验测得释放小球时的位置与最低点的高度差为h，小球运动到最低点时力传感器的示数为F，则需要验证机械能守恒的表达式为（用已知量和测量的物理量的符号表示）。
（2）实验过程中要求力传感器的最大读数不超过 $\text{[math]}$ ，则释放小球时细线与竖直方向夹角 $\text{[math]}$ 不超过。
（3）关于该实验，下列说法正确的有________。

A . 细线要选择伸缩性小的 B . 小球尽量选择密度大的 C . 不必测出小球的质量 D . 可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验

利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（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，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，测得它们到起始点 $\text{[math]}$ 的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。已知当地重力加速度为 $\text{[math]}$ ，打点计时器打点的周期为 $\text{[math]}$ 。设重物的质量为 $\text{[math]}$ 。从打 $\text{[math]}$ 点到打 $\text{[math]}$ 点的过程中，重物的重力势能变化量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ 。
（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 $\text{[math]}$ 的距离 $\text{[math]}$ ，计算对应计数点的重物速度 $\text{[math]}$ ，描绘 $\text{[math]}$ 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，请你分析论证该同学的判断是否正确。（填“正确”或“不正确”）

某实验小组让重物带动纸带从静止开始自由下落，利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。

（1）要完成此实验，除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用下列器材中____（填字母标号）。

A . 交流电源 B . 刻度尺 C . 天平 D . 砝码
（2）如图乙，释放纸带前的瞬间，其中实验情景最合理的是____。

A . B . C .
（3）在某次实验中，质量为0.5kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点O到打下点B的过程中，重物的重力势能减少量为J，此过程中重物动能的增加量为J（g取9.8 $\text{[math]}$ ，结果均保留三位有效数字）。

利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（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） D . 秒表
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到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。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔE_p=，动能增加量ΔE_k＝。

研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“>”“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平；
（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm；
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m，滑块（含遮光条）的质量为M，当地的重力加速度为g。现将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出；（写出物理量的名称及符号）
（4）若上述物理量满足关系式，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。

在“验证机械能守恒定律”的实验中.

（1）为完成该实验，下列释放纸带操作正确的是____.

A . B . C . D .
（2）下图为一条符合实验要求的纸带，O点为选取的第一个计数点．分别测出若干连续点A，B、C、…与O点之间的距离h₁、h₂、h₃、…已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，若重物质量为m，则打点计时器打出B点时重物的动能为．
（3）实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是____。

A . 重物的质量过大 B . 重物的体积过小 C . 重物下落的距离过小 D . 重物及纸带在下落时受到阻力

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