验证机械能守恒定律知识点题库

采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”．

（1）实验时，打点计时器每隔0.02s打一个点，对纸带上起始点的要求是初速度为零，为达到此目的，所选择的纸带第一、二两点间距应接近．
（2）图2为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一点，A、B、C为从合适位置开始选取三个连续点（其他点未画出）．若重物的质量为0.5kg，当地重力加速度g=9.8m/s² ，由图乙所给的数据可算出（保留两位有效数字）
①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量为J．
②打B点重物的动能为J．
③指出造成第（2）问中①②计算结果不等的主要原因是.
（3）根据纸带算出相关各点的速度υ，量出下落的距离h，则以 $\text{[math]}$ 为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图3中的 .

某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度．

①请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：；．

②若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出速度的二次方（v²^）与距离（h）的关系图线，如图丙所示，则重力加速度g=m/s² ．

某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律．

（1）用游标卡尺测量金属球的直径：图2为游标卡尺校零时的示数；用该游标卡尺测量小球的直径，其示数为10.00mm；所测金属球的直径d=mm．
（2）用一根不可伸长的轻质细线拴住该金属球，细线的另一端固定在悬点O，在最低点前后放置一组光电门，测得悬点到球心的距离为L．将金属球从最低点拉开θ角，由静止释放金属球，金属球在竖直面（纸面）内摆动，记下金属球第一次通过光电门的时间t，金属球通过光电门的速度大小为；已知重力加速度为g，则验证金属球机械能守恒的表达式为．（用字母L、d、θ、t、g表示）

在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量为m=1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点．在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示．其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm．当地重力加速度g=9.8m/s² ．本实验所用电源的频率f=50Hz．（结果保留三位有数数字）

（1）打点计时器打下点B时，重锤下落的速度v_B=m/s，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度v_D=m/s．
（2）从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量△E_P=J；重锤动能增加量△E_k=J．

在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，有关小车质量的选择下列说法正确的是（）

A . 小车质量应该尽量小一些 B . 小车质量应该大一些 C . 与小车质量无关 D . 以上说法都不对

用自由落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图甲所示，若将纸带从图示位置由静止释放．

（1）请指出图甲中的两个实验操作不正确及不妥之处：①；②
（2）改进实验中不正确及不妥之处后，打出如图乙所示一条纸带．已知打点计时器的打点频率为50Hz，根据纸带所给数据计算出打C点时重物的速度V_c=m/s（结果保留三位有效数字）．
（3）若重物的质量为0.2kg，取计时器打下A点时重物的位置为零势能位置（该处重力加速度g为9.8m/s²），则打下C点时重物的机械能为J（结果保留三位有效数字）．

在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如下图所示(相邻计时点时间间隔为0.02s)，请回答下面问题：（结果保留2位有效数字）

（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度v_B=m/s；
（2）从运动起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△E_P=J，此过程中物体动能的增加量△E_k=J；(g取9.8m/s²)
（3）实验的结论是.

“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。（g取10 m/s²）

（1）用公式 $\text{[math]}$ mv²=mgh时，对纸带上起点的要求是初速度为，为达到此目的，所选择的纸带第1、2两点间距应接近（打点计时器打点的时间间隔为0.02 s）。
（2）若实验中所用重物质量m=1 kg，打点纸带如图甲所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录C点时，重物速度v_C=，重物的动能E_kC=，从开始下落至C点，重物的重力势能减少量是，因此可得出的结论是。
（3）根据纸带算出相关各点的速度值，量出下落的距离，则以 $\text{[math]}$ 为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图乙中的________。

A . B . C . D .

一探究小组设计了如图所示实验装置验证多物体组成的系统机械能守恒。气垫导轨下方有位置标尺，位置标尺的0刻线在左侧。调整气垫导轨使之水平，在导轨左侧某位置固定一光电门，记录下光电门的位置 $\text{[math]}$ 。把轻绳一端固定在 $\text{[math]}$ 点，另一端与滑块相连，钩码通过动滑轮挂在定滑轮与 $\text{[math]}$ 点之间。将滑块放在导轨右侧某位置，记下滑块上遮光条所在的初位置 $\text{[math]}$ 。开通气源，由静止释放滑块，滑块向左运动。已知钩码质量为 $\text{[math]}$ ，滑块连同遮光条总质量为 $\text{[math]}$ ，遮光条的宽度为 $\text{[math]}$ ，遮光条通过光电门的时间 $\text{[math]}$ ，重力加速度为 $\text{[math]}$ 。

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（1）当遮光条到达光电门时，钩码的速度 $\text{[math]}$ ；
（2）要想验证这一过程中系统机械能守恒，需满足表达式；
（3）甲同学通过调节滑块由静止释放的位置，记录遮光条每次所在位置 $\text{[math]}$ 和遮光条每次通过光电门的时间 $\text{[math]}$ ，进行了多次测量，甲同学想用图像法处理数据，因此他应该作出图像（选填 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ），通过图像中直线的斜率 $\text{[math]}$ ，满足斜率 $\text{[math]}$ ，则可验证该过程中系统机械能守恒。

如图甲所示为用电火花计时器验证机械能守恒定律的实验装置。

（1）若已知电火花计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g取9.8m/s² ，重物的质量为0.2kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，打P点时，重物的速度为0，A、B、C为另外三个连续点，根据图中的数据，可知重物由P点运动到B点，重力势能的减少量为J。（结果保留三位有效数字）
（2）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 . 使用的电源电压偏低 D . 重物及纸带在下落过程中受到阻力

某校高一学生做“验证机械能守恒定律”的实验：

（1）下面三幅是三位同学准备释放纸带瞬间的照片，其中最恰当的是（）
A B C
（2）关于此实验的做法下列说法正确的是________。（填选项符号）

A . 选择质量较小的重物，有利于减小误差 B . 选择点迹清晰的纸带，有利于减小误差 C . 在计算重物动能增加量时，速度用公式 $\text{[math]}$ 计算更加准确 D . 本实验产生误差的主要原因是因为重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
（3）根据正确实验操作得到的纸带可以算出打下各点重物的速度 $\text{[math]}$ ，量出对应的下落距离 $\text{[math]}$ ，则以 $\text{[math]}$ 为纵坐标、以 $\text{[math]}$ 为横坐标画出的图像应是下面的。
A B C D

用自由落体验证机械能守恒定律的实验装置如图所示，重力加速度为g。

（1）选出一条纸带如图所示，其中O点是打点计时器打下的第一个点，O、A、B、C、D、E、F为纸带上打出的连续的七个点，打点计时器通以频率为f的交变电流。用刻度尺测得OA、OB、OD、OE、OF的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄、h₅ ，重锤的质量为m，从A到E的过程中重物的重力势能较少了；打点计时器打下A点时重锤的速度v_A＝，打点计时器打下E点时重锤的速度v_E＝，此过程中动能增加了。（用题目中所给的字母表示）
（2）该同学为了更加准确的测量重力加速度的数值，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，然后以h为横轴、以v²为纵轴作出了如图所示的图线，通过图像得当地的重力加速度为。

验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

（1）除图示器材外，下列器材中，必需的一组是___________（只有一个选项符合要求，填选项前的符号）

A . 直流电源及导线、天平及砝码 B . 直流电源及导线、刻度尺 C . 交流电源（220V，50Hz）及导线、天平及砝码 D . 交流电源（220V，50Hz）及导线、刻度尺
（2）下图中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器打下O点（图中未标出）时，重锤开始下落，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的0刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度如图所示。打点计时器在打出b点时锤下落的高度h_b = cm，下落的速度为v_b =m/s（计算结果保留3位效数字）。
（3）某同学用上述方法测出各计数点到O点的距离h，算出对应的速度平方v² ，并作出v²-h图像，设当地重力加速度为g，下列说法能证实重锤下落过程中机械能守恒的是_______。（填选项前的符号）

A . v²-h图像是一条过原点的直线 B . v²-h图像是一条过原点的直线，且斜率略大于g C . v²-h图像是一条过原点的直线，且斜率略小于2g D . v²-h图像是一条过原点的直线，且斜率略大于2g

某同学用如图甲所示的装置做验证机械能守恒定律实验.A、B、C三个物块用绕过定滑轮的细线连接，物块A上装有遮光片，物块A和遮光片的总质量与物块B的质量均为m₁ ，物块C的质量为m₂ ，用手固定物块A，此时物块A、C离地面的高度都为h，遮光片到光电门的高度为L，BC间的距离也为L，L大于h，当地的重力加速度为g，物块C触地后不反弹。

（1）实验前，先用游标卡尺测出遮光片的宽度d，示数如图乙所示则遮光片的宽度d=cm。
（2）由静止释放物块A，当物块A通过光电门时，遮光片遮光时间为t，则物块A通过光电门时的速度为v=（用测得的和已知的物理量符号表示），该速度的测量值真实值（填>，<，或=）；当表达式（用测得的和已知的物理量符号表示）成立，则机械能守恒定律得到验证。
（3）实验中由于空气阻力的影响，△E_p△E_k（填>，<，或=）该误差属于（填“系统”或“偶然”）误差。

利用如图装置做“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）
（3）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、B、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=。
（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
（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，测量它们到计数起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v²-h图像，如下判断正确的是____。

A . 若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒 B . 若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒 C . 若图像是一条不经过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒

在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的交流电源上，自由下落的重锤质量为 $\text{[math]}$ ，选出一条理想的纸带如图所示，A、B、C为连续打出的点，取 $\text{[math]}$ ， O为始起点，则：

（1）打点计时器打B点时，重锤下落的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （保留两位有效数字）；
（2）从起点O到打下点B点的过程中，重锤的重力势能减少量 $\text{[math]}$ J，动能的增加量 $\text{[math]}$ J；（ $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 均保留三位有效数字）；
（3）由以上数据可以知道 $\text{[math]}$ 大于 $\text{[math]}$ ，其原因是。（写出一条）

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。图甲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），计数点间的距离如图所示。已知m₁=50 g，m₂=150 g，打点计时器工作频率为50 Hz，则（g取10 m/s² ，结果保留两位有效数字）

（1）纸带上打下计数点5时的速度v=m/s。
（2）在打0～5的过程中系统动能的增量ΔE_k=J，系统势能的减少量ΔE_p=J。
（3）若某同学作出 $\text{[math]}$ 图象如图乙所示，则当地的重力加速度g′=m/s²。

利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，调节气垫导轨水平，将重物A由静止释放，滑块B上拖着的纸带（未画出）被打出一系列的点。对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙所示为实验中获取的一条纸带，O是打下的第一个点，计数点间的距离如图所示。已知每相邻两计数点时间间隔为T，当地重力加速度为g。重物A的质量为m、滑块B的质量为M，则

（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=；
（2）在打点0~5的过程A、B系统动能的增加量△Ek=，
A、B系统重力势能的减少量△Ep_减=；
若在实验误差允许范围内满足△Ek=△Ep_减，则可验证A、B系统机械能守恒。
（3）若实验中作出的各计数点 $\text{[math]}$ -h图像如图丙所示，则图像的斜率k=（用m、M和g表示）

（1）在探究平抛运动的特点时，可以选用图中两种装置进行研究。
①图甲的实验中，听两球落地的声音，发现它们同时落地，分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，发现两球仍同时落地，该现象说明平抛运动在竖直方向的分运动是运动；
②图乙是实验室内研究平抛运动的装置。以下实验过程的一些做法，其中合理的有。
A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B．每次小球释放的初始位置可以任意选择
C．每次小球应从同一位置由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应该用折线连接
（2）某实验小组在用重物下落来验证机械能守恒。
①下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是。
②关于接通电源和放手让重物运动的先后顺序，下列说法正确的是。
A．同时接通电源和放手 B．先接通电源后放手
C．先放手后接通电源 D．以上说法都不对
③选出一条清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，另选连续的三个点A，B、C进行测量。用刻度尺测得 $\text{[math]}$ ，重锤的质量为 $\text{[math]}$ ，打点计时器工作频率为 $\text{[math]}$ ，当地的重力加速度g为 $\text{[math]}$ 。打点计时器打下B点时，重锤的速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量 $\text{[math]}$ J，重势能减少量 $\text{[math]}$ J。（计算结果均保留2位小数）
④实验中发现重锤获得的动能 $\text{[math]}$ 稍微小于减少的重力势能 $\text{[math]}$ ，则产生该系统误差的原因可能是（至少写出一条主要原因）。

在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重锤静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，O点为下落的起点，图中相邻两点的时间间隔为0.02s，长度单位为cm，当地的重力加速度g=9.79m/s²。

（1）纸带的端与重物相连（填“左”或“右”）；
（2）打下B点时的速度为 m/s，从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减小量为ΔE_p＝J，物体动能的增加量ΔE_k＝J；（结果均保留两位有效数字）
（3）通过以上计算结果，能得出的实验结论是。

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