9.实验：验证机械能守恒定律知识点题库

用如图1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6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤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”上； C . 用天平测出重锤的质量； D . 释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； 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增加的动能．其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是．（只填选项字母）
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图2，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s₀ ，点AC间的距离为s₁ ，点CE间的距离为s₂ ，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a=．
（3）实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是．用上述物理量和重锤的加速度a表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=．

用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验．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，如图乙所示．图中O点为起始点，对应重物的速度为零．选取纸带上连续打出的点A、B、C、…作为计数点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h₁、h₂、h₃ ．已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．实验中需要计算出从O点到F点的过程中，重物重力势能的减少量|△E_p|=，动能的增加量△E_k=．

“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．

（1）该实验还需要用到的器材是　　（填“A”或“B”）；

A . 刻度尺 B . 秒表
（2）实验中，释放纸带与接通电源的合理顺序应是　　（填“A”或“B”）

A . 先释放纸带，再接通电源 B . 先接通电源，再释放纸带
（3）实验中，为减小由于阻力带来的误差，所选重锤应是　　（填“A”或“B”）

A . 体积小、质量大 B . 质量小、体积大．

在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为10m/s² ，测得所用重物的质量为1.00kg.若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02s)，那么：

（1） . 要验证重锤下落过程中符合机械能守恒，除了图示器材，以下实验器材必须要选取的有__________。(填写字母代号)

A . 秒表 B . 刻度尺 C . 天平 D . 交流电源
（2）运用公式 $\text{[math]}$ 对实验条件的要求是，为此所选择的纸带第1、2点间的距离应接近
（3） .根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，则以h为横轴画出的图像应是下图中的哪个
（4） .从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△E_p=，此过程中物体动能的增加量△E_k=；（结果保留两位有效数字）
（5） .通过计算，数值上△E_p△E_k(填“>”“=”或“<”)，这是因为

在《验证机械能守恒定律》的实验中。

（1）下列实验操作顺序正确合理的一项是____（填序号）

A . 先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上 B . 先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源 C . 先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源 D . 先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计器的电源
（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g =9.8m/s² ，测得所用的重物的质量1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图，把第一个点记作O，另选连续的4个点A，B，C，D作为测量的点，经测量知道A，B，C，D个点到O点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.70cm，85.73cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少等于 J，动能增加量等于 J。（计算结果留三位有效数字）
实验结论是

利用图甲装置做“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．速度变化量与势能变化量

C．速度变化量与高度变化量

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)

③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 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ .

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 $\text{[math]}$ 计算重物速度 B．利用公式 $\text{[math]}$ 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

某同学用如图甲所示的装置，利用重物自由下落来验证机械能守恒定律。

图片_x0020_100017

（1）该实验中，下列做法正确的是_______。

A . 重物选用质量和密度较大的金属锤 B . 应先释放重物后接通电源 C . 两限位孔在同一竖直面内上下正对 D . 可以由公式v=gt求打某点时纸带的速度
（2）实验中得到的一条点迹清晰的纸带如图乙所示，若把第一个点记做O，另选连续的三个点A、B、C作为测量点，测得A、B、C到O的距离分别为71.18 cm、78.76 cm、86.76 cm。所用重物的质量为1.00 kg。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。g取10 m/s²。

①.乙图中，纸带的（填“左”或“右”）端与重物相连；

②.根据以上数据，可知重物由O点运动到B点，重力势能的减少量为J，动能的增加量为J。（计算结果保留三位有效数字）

为验证物体自由落体过程中的机械能守恒，某同学利用DIS设计了一个实验，实验装置如图甲所示，A为电磁铁，B为光电门，有一直径为d、质量为m的金属小球通过电磁铁从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方固定于B处的光电门，测得A、B间的高度差为H，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g，且小球直径d远小于H．则：

图片_x0020_100019

（1）用螺旋测微器测得小球的直径d如图乙所示，则d=mm；
（2）若小球经过光电门的时间t=0.00251s，则速度v_B=m/s（结果保留两位有效数字）；
（3）多次改变H，重复上述实验，作出 $\text{[math]}$ -H图象如图丙所示，若小球下落过程中机械能守恒，则图线斜率k=（用已知量g、d表示）；
（4）实验发现小球动能增加量△E_k总是稍小于重力势能减少量△E_p ，增加下落高度后，重力势能减少量与动能增加量的差值△E_p-△E_k将（选填“增加”“减少”或“不变”）．

为了验证机械能守恒定律，同学们设计了如图甲所示的实验装置：
图片_x0020_1068877951

（1）实验时，一组同学进行了如下操作：
①用天平分别测出重物A、B的质量M₁和M₂ (A的质量含挡光片、B的质量含挂钩，且M₂>M₁)，用螺旋测微器测出挡光片的宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm；
②将重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出(填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落；
③记录挡光片经过光电门的时间Δt。
（2）如果系统(重物A、B)的机械能守恒，应满足的关系式为 (用质量M₁、M₂ ，重力加速度为g，经过光电门的时间为Δt，挡光片的宽度d和距离h表示结果)。
（3）实验进行过程中，有同学对实验作了改进，如图乙所示，在B的下面挂上质量为m的钩码，让M₁=M₂=m，经过光电门的速度用v表示，距离用h表示，仍释放重物B使其由静止开始下落，若系统的机械能守恒，则有 $\text{[math]}$ =(已知重力加速度为g)。
（4）为提高实验结果的准确程度，以下建议中确实对提高准确程度有作用的是（______）

A . 绳的质量要轻且尽可能光滑 B . 在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好 C . 尽量保证重物只沿竖直方向运动，不要摇晃 D . 挡光片的宽度越小越好

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20Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示．

图片_x0020_1833236164

该同学在实验中没有记录交流电的频率 $\text{[math]}$ ，需要用实验数据和其他条件进行推算．

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 $\text{[math]}$ 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，重物下落的加速度的大小为.
（2）已测得 $\text{[math]}$ =8.89cm， $\text{[math]}$ =9.5.cm， $\text{[math]}$ =10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/ $\text{[math]}$ ，试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 $\text{[math]}$ 为 Hz．

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，输出电压有交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

图片_x0020_420308997

（1）下列几个操作步骤中：
A．按照图示，安装好实验装置；

B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上；

C．用天平测出重锤的质量；

D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；

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是否等于增加的动能．

没有必要的是，操作错误的是．（填步骤前相应的字母）
（2）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，若使用的重锤质量为m=0.1kg，当地的重力加速度g=9.8m/s² ，已知打点计时器每隔0.02s打一次点，根据图中数据可知，纸带的端（填“左”或“右”）与重物相连．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J，产生误差的主要原因是．（结果保留三位有效数字，图中长度单位：cm）

某同学利用重锤落体运动进行“验证机械能守恒定律”实验。

（1）电磁打点计时器与电源相接，图甲中接线正确的是（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）。
（2）图乙是释放纸带瞬间的照片，指出其装置或操作中一处不合理的地方。
（3）已知图丁中每两个点之间的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，计算打下点 $\text{[math]}$ 时纸带速度的大小为 $\text{[math]}$ （保留3位有效数字）。

某物理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。

图片_x0020_100015

（1）下列做法正确或者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，选择铝锤作为重锤 D . 计算物体的速度可以用公式 $\text{[math]}$ （其中h是重物下落的高度）
（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，重锤的重力势能的减少量为，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；
（3）在图乙所示纸带上，某同学选取了多个计数点，并测出了各计数点到O点的距离h，算出打点计时器打下各计数点时重锤对应的速度大小v，以v²为纵轴，以h为横轴若图线为直线，且其斜率为，则可验证机械能守恒定律。

（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，用到的打点计时器，应该用（填“交流”或“直流”）电源。
（2）释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是（填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）；
（3）在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的物理量是___________

A . 重力加速度 B . 重锤下落的高度 C . 重锤下落的瞬时速度 D . 重锤下落的平均速度
（4）在进行“验证机械能守恒定律”的实验时，应___________

A . 先释放纸带，再接通电源 B . 重复进行多次实验时，需要保证重锤从同一高度释放 C . 根据 $\text{[math]}$ 计算重锤在t时刻的速度 D . 使重锤下落的起始位置靠近打点计时器

如图所示是验证“机械能守恒定律”的实验装置，主要实验步骤如下：

①用天平测出滑块（含遮光条）质量 $\text{[math]}$ g，用游标卡尺测出遮光条的宽度 $\text{[math]}$ mm，并安装好实验装置；

②调节长木板上的两光电门A、B距离为s并固定；

③适当垫高长木板无滑轮一端以平衡摩擦力；

④摁住滑块，用不可伸长的轻绳绕过长木板末端的滑轮和滑块连接，另一端挂质量为 $\text{[math]}$ g的钩码，轻绳与长木板平行；

⑤静止释放滑块，读出遮光条通过光电门A、B的遮光时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，利用 $\text{[math]}$ 求出滑块在A、B两点的速度。

⑥计算出滑块从A到B过程中，钩码和滑块总动能的增加量，及钩码重力势能的减少量，对比二者关系。（取 $\text{[math]}$ ）

回答下列问题：

（1）某次实验中，调整 $\text{[math]}$ cm，测得 $\text{[math]}$ s、 $\text{[math]}$ s，滑块通过光电门A时的速度以 $\text{[math]}$ m/s，滑块通过光电门B时的速度 $\text{[math]}$ m/s。
（2）滑块从A到B过程，钩码和滑块总动能增加量为 $\text{[math]}$ ；滑块从A到B过程，钩码的重力势能减少量为 $\text{[math]}$ J（结果均保留3位有效数字）
（3）改变s的取值，多次实验且数据测量准确，但仍然发现钩码的重力势能减少量总略小于滑块和钩码总动能增量 $\text{[math]}$ ，可能的原因是
A．没有满足滑块质量远大于钩码质量 B．滑轮摩擦和空气阻力影响

C．平衡摩擦力过度
解决上述问题后，验证机械能守恒只需满足表达式 $\text{[math]}$ 即可。

利用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。已知打点计时器打点周期 $\text{[math]}$ ，重力加速度为g。

（1）甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。

A . 将打点计时器接到直流电源上 B . 应选体积小、质量大的重物 C . 释放纸带前，纸带应保持竖直
（2）甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A，B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留三位有效数字）。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式 $\text{[math]}$ ，则可认为重物下落过程中机械能守恒（用给出的已知物理量的符号表示）。
（3）乙同学在进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到起始点了，于是他利用剩余的纸带，用（2）中方法进行数据处理并进行验证。如图所示，重新任选某点为O，选取在纸带上连续打出的点A，B、C、D、E、F作为计数点，测量出C、D、E点到O点的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，用（2）中表达式进行验证。发现表达式左侧 $\text{[math]}$ 的数值比表达式右侧的数值小了很多，最可能的原因是。
（4）丙同学设想采用另一种方法研究机械能是否守恒：在图中的纸带上，先分别测量出从O点到A，B、C、D、E、F点的距离h，再计算对应B、C、D、E各点的重物速度v。请帮助丙同学在图中画出 $\text{[math]}$ 图像的示意图，并说明如何利用该图像判断重物下落过程中机械能是否守恒。

某同学使用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律．在气垫导轨上安装两个1、2光电门，放置一个带遮光片的滑块，滑块通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，遮光片经过光电门时，数字计时器会记录遮光片的挡光时间，已知重力加速度为g．实验过程如下：

⑴用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，则遮光片的宽度 $\text{[math]}$ ，用天平测出滑块（含遮光片）的质量M和小物块的质量m；

⑵将气垫导轨调水平，具体操作为在不系细绳的情况给滑块一个向左的速度，分别记录两个光电门的挡光时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，若（用M、m、x、d、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）则说明气垫导轨已经水平；

⑶测量两个光电门之间的距离x；

⑷系上细绳并连接钩码，在气垫导轨右侧释放滑块，遮光片通过两个光电门，数字计时器记录的时间分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ；

⑸若等式成立，则表明此过程中系统的机械能守恒．

某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。一倾斜导轨与水平桌面的夹角为 $\text{[math]}$ ，导轨底端P点有一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与沙桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连，滑块与导轨间的摩擦可忽略，导轨上的Q点处固定一个光电门。挡光片到光电沙桶门的距离为d，重力加速度为g。

（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①调节细沙的质量，使滑块和沙桶恰好处于静止状态，则沙桶和细沙的总质量为；（用已知物理量和字母表示）

②在沙桶中再加入质量为 $\text{[math]}$ 的细沙，让滑块从P点由静止开始运动，已知光电门记录挡光片挡光的时间为 $\text{[math]}$ ，则滑块通过Q点时的瞬时速度为；（用已知物理量和字母表示）
（2）在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的机械能增加量 $\text{[math]}$ 。沙桶和细沙的机械能减少量 $\text{[math]}$ ；（均用已知物理量和字母表示）
若在误差允许的范围内， $\text{[math]}$ ，则机械能守恒定律得到验证。

某实验小组同学利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度大小 $\text{[math]}$

（1）小组同学想测重物的质量，但没有天平，该小组同学用弹簧测力计测出重物受到的重力如图乙所示，则重物受到的重力 $\text{[math]}$ N，再算出重物的质量。
（2）按图甲中所示，用手拉住纸带使之静止，之后应该____

A . 先闭合打点计时器所接的电源开关，后松开手指让纸带自由下落 B . 先松开手指让纸带自由下落，后闭合打点计时器所接的电源开关
（3）重复三次（2）中的正确操作，在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带如图丙所示。将打出的第一个点记作O，从O点后某个点开始，依次标为1、2、3、…，分别测出部分计时点到O点的距离，已知打点计时器打点周期 $\text{[math]}$ ，则打计时点“4”时重物的速度大小 $\text{[math]}$ m/s。（保留三位有效数字）
（4）从重物开始下落到打计时点“4”时，重物减少的重力势能为J（保留三位有效数字）。比较打“4”时重物的动能，可以发现，在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒。

用如图甲的装置“验证机械能守恒定律”

（1）下列物理量需要测量的是，通过计算得到的是。（填写字母代号）
A．重锤质量
B．打点计时器所接交流电源的电压大小
C．重锤下落的高度
D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度大小
（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。图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据图乙测得的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，写出打点计时器在打B点到打D点过程中重锤重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，以及动能增加量 $\text{[math]}$ 。

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