验证机械能守恒定律知识点题库

在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法正确的是（）

A . 先释放纸带，后接通电源 B . 用天平测量重物质量，用秒表测量重物下落时间 C . 打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上 D . 重物动能的增加量一定大于重力势能的减小量

某同学利用图示装置验证小球摆动过程中机械能守恒，实验中小球摆到最低点时恰好与桌面接触但没有弹力，D处（箭头所指处）放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，小球做平抛运动落到地面，P是一刻度尺。该同学方案的优点是只需利用刻度尺测量A位置到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及小球平抛运动的水平位移x即可。

（1）测量A位置到桌面的高度H应从（填“球的上边沿”“球心”或“球的下边沿”）开始测。
（2）实验中多次改变H值并测量与之对应的x值，利用作图象的方法去验证。为了直观地表述H和x的关系（图线为直线），若用横轴表示H，则纵轴应表示。（填“x”、“x²”或“ $\text{[math]}$ ”）
（3）若小球下摆过程中机械能守恒，则h、H和x的关系为H= 。

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。下图给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m₁= 50g 、m₂=150g ，则

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①在纸带上打下记数点5时的速度v= m/s；（计算结果保留两位有效数字）

②在本实验中,若某同学作出了 $\text{[math]}$ 图像,如图，h为从起点量起的长度,则据此得到当地的重力加速度g = m/s²。（计算结果保留两位有效数字）

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③在记数点0～5过程中系统动能的增量△E_K=J.系统势能的减少量△E_P=J；（计算结果保留3位有效数字）

“验证机械能守恒定律”实验如图1，采用重物自由下落的方法：

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（1）实验中，下面哪些测量工具是必需的_____．

A . 天平 B . 直流电源 C . 刻度尺 D . 秒表
（2）实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s² ，所用重物的质量为1.00g，实验中得到一条点迹清晰的纸带（如图2），把第一点记作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到0点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm，85.73cm，根据以上的数据，可知重物由0运动到C点，重力势能的减小量等于J，动能的增加量等于J．（本题中计算结果均保留三位有效数字）

如图甲所示，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。

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（1）对于该实验，下列操作或要求对减小实验误差有利的是_______。

A . 尽量准确测量出重物的质量 B . 重物选用质量和密度较大的金属锤 C . 两限位孔在同一竖直面内上下对正 D . 撤手释放重物的同时，立马接通打点计时器电源
（2）实验得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的三个点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，打点计时器打点周期为T。设重物质量为m，打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ 。在实验误差范围内， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 相等，则验证了机械能守恒定律。（用题中所给条件的字母表示）

某实验小组利用图所示装置验证机械能守恒定律. 实验中先接通电磁打点计时器的低压交流电源，然后释放纸带. 打出的纸带如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为x₀ ，点A、C间的距离为x₁ ，点C、E间的距离为x₂. 已知重物的质量为m，交流电的频率为f，从释放纸带到打出点C：

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重物减少的重力势能ΔE_p＝，增加的动能为ΔE_k＝. 若算得的ΔE_p和ΔE_k值很接近，则说明：.

关于“用落体法验证机械能守恒定律”的实验，下列说法中正确的是（）

A . 重物最好选择密度较小的木块 B . 重物的质量可以不测量 C . 实验中应先接通电源，后释放纸带 D . 可以利用公式v＝ $\text{[math]}$ 求解瞬时速度

用如图装置可验证机械能守恒定律。轻绳两端系着质量相等的物块A、B，物块B上放置一金属片C。铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h。由此释放，系统开始运动，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上。两光电门固定在铁架台P₁、P₂处，通过数字计时器可测出物块B通过P₁、P₂这段时间。

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（1）若测得P₁、P₂之间的距离为d，物块B通过这段距离的时间为t，则物块B刚穿过圆环后的速度v=；
（2）若物块A、B的质量均为M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律。正确选项为______；

A . mgh= $\text{[math]}$ Mv² B . mgh=Mv² C . mgh= $\text{[math]}$ （2M+m）v² D . mgh= $\text{[math]}$ （M+m）v²
（3）改变物块B的初始位置，使物块B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次高度差h以及物块B通过P₁、P₂这段距离的时间为t，以h为纵轴，以（填“t²”或“ $\text{[math]}$ ”）为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。

某小组利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。让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。

（1）除带夹子的重锤、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）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中 $\text{[math]}$ 点为打点计时器打下的第一个点， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为三个计数点，打点计时器通以频率为 $\text{[math]}$ 的交变电流。用分度值为 $\text{[math]}$ 的刻度尺测得 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，在计数点 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 之间还各有一个点，重锤的质量为 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ 。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到 $\text{[math]}$ 点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J；此时重锤的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，此时重锤的动能比开始下落时增加了J。（结果均保留三位有效数字）
（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，原因是_____。

A . 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重锤速度 B . 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重锤速度 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

在“验证机械能守恒定律”的实验中：

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（1）某同学在实验室找到如图1所示两个体积相同的重锤应选（用甲、乙表示）；
（2）关于本实验，在操作过程正确的情况下，下列说法中正确的是_________；

A . 实验时一定要称出重锤的质量 B . 实验中测得重锤重力势能的减少量 $\text{[math]}$ 略大于它动能的增加量 $\text{[math]}$ ，是因为阻力做功造成的 C . 如果纸带上打下的第1、2点模糊不清，则无论用何种方法处理数据，该纸带都不能用于验证机械能守恒定律 D . 处理实验数据时，不能直接利用打下的连续实际点迹作为“计数点”
（3）图2中各点均为计时点，则根据图中数据可以测得打B点时重物的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，打C点时重物的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（结果保留3位有效数字）
（4）某同学根据正确的实验操作得到一组数据，画出了 $\text{[math]}$ 的图像（图3），根据图像求出当地的重力加速度g，以下表达式正确的是____________。

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

用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，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下落：

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（1）除了图示的实验器材，下列器材中还必须使用的是（______）

A . 交流电源 B . 秒表 C . 刻度尺 D . 天平（带砝码）
（2）关于本实验，下列说法正确的是_____（填字母代号）。

A . 应选择质量大、体积小的重物进行实验 B . 释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态 C . 先释放纸带，后接通电源
（3）实验中，得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为h_A、h_B、h_C_．已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔE_p=，动能变化量ΔE_k=（用已知字母表示）。
（4）在误差允许范围内，当满足关系式时，可验证机械能守恒。

用落体法“探究机械能守恒定律”的实验装置如图所示。打点计时器所用电源频率为 $\text{[math]}$ ，当地重力加速度大小为 $\text{[math]}$ ，测得所用重物的质量为 $\text{[math]}$ 。下图是按实验要求正确地选出的纸带（打点的时间间隔为 $\text{[math]}$ ）。

（1）纸带的（选填“左”或“右”）端与重物相连。
（2）打点计时器打下计数点 $\text{[math]}$ 时，重物的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（3）从起点 $\text{[math]}$ 到打下计数点 $\text{[math]}$ 的过程中重物重力势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，此过程中重物动能的增加量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（计算结果均保留2位有效数字）
（4）通过计算， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“＞”“＝”或“＜”），这是因为。
实验的结论是：在实验误差允许的范围内，重物的机械能守恒。

验证机械能守恒定律的实验装置如图1所示，纸带下端悬挂质量为 $\text{[math]}$ 的重物，接通打点计时器的电源让重物自由落下，重复多次，挑选出点痕迹清晰的一条纸带如图2所示，O是打下的第一个点，A，B、C是纸带上的连续三个计时点，OA=71.01cm，OB=78.60cm，OC=86.61cm，打点周期为 $\text{[math]}$ ，重力加速度g取 $\text{[math]}$ 。

（1）从O到B，重物重力势能减少 $\text{[math]}$ J，动能增加 $\text{[math]}$ J．（保留2位有效数字）
（2）数据处理中发现 $\text{[math]}$ 总是稍大于 $\text{[math]}$ ，其主要原因是。
（3）选取一条纸带以某点对应的速度平方 $\text{[math]}$ 为纵轴，以该点到O的距离h为横轴，根据得到数据绘出 $\text{[math]}$ 的图像．若得到的图像为一条过原点的直线，直线斜率约为重力加速度g的倍，则机械能守恒得以验证．（保留1位有效数字）。

如图所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。

（1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s²。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量 $\text{[math]}$ J；重物的动能增加量 $\text{[math]}$ J(结果均保留三位有效数字)。
（2）实验中动能的增加量应略小于重力势能的减少量，主要原因是____

A . 重物下落的实际距离大于测量值 B . 重物下落的实际距离小于测量值 C . 重物下落受到阻力 D . 重物的实际末速度大于计算值

某兴趣小组的同学计划“验证机械能守恒定律”。装置如图甲所示，水平桌面上放有倾角为θ的气垫导轨，气垫导轨上安装有连接数字计时器的光电门，气垫导轨左端固定一原长为l。的弹簧，通过细线与带有遮光条的滑块相连。

设计了以下步骤进行实验：

A．测出气垫导轨的倾角为θ、弹簧劲度系数k、弹簧原长l_o、滑块质量m、遮光条宽度d、重力加速度g，按照图甲所示组装好实验装置；

B．将滑块拉至气垫导轨某一位置固定，要求从此位置释放滑块，可使小车运动到光电门时细线已经弯曲。测出此时滑块到光电门的距离x以及弹簧长度l；

C．由静止释放滑块，滑块在拉力作用下运动，测出滑块上遮光条通过光电门的时间为Δt；

D．将滑块拉至不同的位置，重复B、C步骤多次，并记录每次对应实验数据。

根据所测物理量可以得到每次实验中滑块重力势能、弹性势能、动能之间的关系，从而

验证机械能守恒。

（1）根据实验中测出的物理量，可得到滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量为。
（2）根据实验中测出的物理量也可得到滑块到达光电门时的动能，若“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为Δx时弹性势能为 $\text{[math]}$ ”的说法正确，不考虑空气阻力影响，要说明整个运动过程系统机械能守恒，需满足的关系式为。
（3）若考虑到空气阻力影响，实验过程中得到的小车重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量总和（填“大于”、“小于”、“等于”）小车动能增量。

（1）某学校使用的是电磁式打点计时器，则该打点计时器要接下面的（填“A”或“B”）电源。
（2）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，你认为没有必要进行的或者错误的步骤是__________（填字母代号）

A . 按照图示的装置安装器件 B . 将打点计时器接到学生电源的直流输出端上 C . 用天平测量出重物的质量 D . 先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关 E . 选择一条纸带，用刻度尺测出重物从起始点 $\text{[math]}$ （此时重物的速度为零）下落的高度 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、…、 $\text{[math]}$ ，计算出对应的瞬时速度 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、…、 $\text{[math]}$ F . 分别算出 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，在实验误差允许范围内看是否相等。
（3）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为 $\text{[math]}$ ，自由下落的重物质量为 $\text{[math]}$ ，打出一条理想的纸带，数据如图所示，单位是 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 之间有多个点没画出，打点计时器打下点 $\text{[math]}$ 时，物体的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，从起始点 $\text{[math]}$ （此时重物的速度为零）到打下 $\text{[math]}$ 点的过程中，重力势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，此过程中物体动能的增量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（本题答案均保留两位有效数字）

用自由落体法“验证机械能守恒定律”，就是看 $\text{[math]}$ 是否等于 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为计数点的编号0、1、2… $\text{[math]}$ ）。下列说法中正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 是计数点 $\text{[math]}$ 到点1的距离 B . 打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零 C . 必须测量重物的质量 D . 可以用 $\text{[math]}$ 计算 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为打点周期）

用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

（1）关于该实验，下列说法中正确的是____

A . 必须用天平测出重物的质量 B . 必须用秒表测出重物下落的时间 C . 先释放纸带，后接通打点计时器电源 D . 释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直方向
（2）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的铁球 D . 质量为200g的木球
（3）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。
（4）上图中O点为起始点。分别测出OA、AC、CE之间的距离s₀、s₁、s₂ ， AC、CE之间还有一个点，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，则在O到C的过程中，重物增加的动能为。
（5）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 . 重物及纸带在下落时受到阻力 C . 重物的体积过小 D . 重物刚释放时离打点计时器较远

某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05s闪光一次，如图频闪照片上的数据为相邻照片的实际间距，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。（当地重力加速度取 $\text{[math]}$ ，小球质量m=0.2kg，结果保留3位有效数字）

时刻	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
速度（m/s）	4.99	4.48	3.98

（1）由频闪照片上的数据计算 $\text{[math]}$ 时刻小球的速度 $\text{[math]}$ =m/s；
（2）从 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的时间内，重力势能增量 $\text{[math]}$ =J，动能减少量 $\text{[math]}$ J；
（3）在误差允许的范围内，若 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 近似相等，即可验证机械能守恒定律。由上述计算发现 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 并不严格相等，造成这种结果的主要原因是。

“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的（甲）或（乙）方案来进行。

（1）两种方案中，（填“甲”或“乙”）方案好些，理由是。
（2）图（丙）是用（甲）方案得到的一条纸带，0为重物开始下落时打的点。已知相邻两点的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，重力加速度为 $\text{[math]}$ ，利用纸带标出的三个下落高度来验证机械能守恒，则要验证的等式是。
（3）图（丁）是用（乙）方案得到的一条纸带，测得相邻两计数点间的距离如图所示，已知相邻两计数点间的时间间隔为 $\text{[math]}$ 。则小车下滑的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留2位有效数字），若要验证机械能守恒，则还需要测量的一个量是。（重力加速度 $\text{[math]}$ 为已知）

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