人教版高中物理(必修2)同步课堂练习：7.9 实验：验证机械能守恒定律 (解析版)

人教版（2019）物理必修第二册同步练习8.5实验：验证机械能守恒定律一、单选题1.下列关于物体机械能守恒的说法中,正确的是( ) A.物体做匀速直线运动时,机械能一定守恒 B.物体所受合力做功为零时,机械能一定守恒 C.物体所受合力不等于零时,机械能可能守恒 D.物体做曲线运动时,机械能一定不守恒2.在验证机械能守恒定律的实验中,由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,则结果( )A. 212mgh mv > B. 212mgh mv <C. 212mgh mv =D.以上都不可能二、实验题3.在验证机械能守恒定律的实验中,质量 1.5m kg =的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,相邻记数点时间间隔为0.02s ,长度单位是cm ,g 取9.82/m s 。

（1）.打点计时器打下记数点B 时,物体的速度B v =__________/m s (保留三位有效数字);（2）.从点O 到打下记数点B 的过程中,物体重力势能的减小量p E ∆=__________J ,动能的增加量k E ∆=__________J (保留三位有效数字);（3）.即使在实验操作规范,数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验测得的p E ∆也一定略大于k E ∆,这是实验存在系统误差的必然结果,试分析该系统误差产生的主要原因是__________。

4.某同学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,输出电压为6V 的频率为50Hz 交流电和直流电两种。

重锤从高处由静止开始下落,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。

（1）.他进行了下面几个操作步骤: 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.先接通电源,后释放纸带,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。

人教版物理必修二第七章 9实验验证机械能守恒定律精选练习习题（附答案解析）1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量和间接测量的数据是重物的()A．质量B．下落时间C．下落高度D．瞬时速度解析本实验要验证在只有重力做功的情况下，机械能守恒，从纸带上直接测量物体下落的高度，并通过纸带上的点测定物体在某位置时的瞬时速度．答案CD2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件更为有利的是()A．只要足够重就可以B．只要体积足够小就可以C．既要足够重，又要体积足够小D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带解析在验证机械能守恒定律的实验中，阻力与重力相比越小，实验中的误差就越小，所以选择下落的重物时应既要重，体积又小，即密度要大些，而且还应便于夹紧纸带，故C、D选项正确．答案CD3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度，以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出变化图线，从而验证机械能守恒定律，若所有操作均正确，则得到的v2－h图象应是下图中的()解析 由12m v 2＝mgh 得v 2＝2gh ，所以v 2∝h ，所画v 2－h 图象是一通过原点的直线．答案 C为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中A 、B 两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度．在实验中测得一物体自由下落经过A 点时的速度是v 1，经过B 点时的速度是v 2，为了证明物体经过A 、B 两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是( )A ．用天平测出物体的质量B ．测出A 、B 两点间的竖直距离C ．测量物体的质量，利用12m v 22－12m v 21算出物体从A 点运动到B 点的过程中动能的变化量D．验证v22－v21与2gh是否相等答案AC5．在做“验证机械能守恒定律”实验时，打点计时器的电源频率是50Hz.某同学先后打出两条纸带，纸带Ⅰ上从第1点开始的相邻点间的距离依次为：1.9 mm、6.0 mm、10.0 mm、14.0 mm；纸带Ⅱ上从第1点开始的相邻各点间的距离依次为：2.5 mm、6.0 mm、11.5 mm、16.3 mm.那么应选用纸带________进行测量和计算．根据你所选用的纸带，利用第2、3两点间的距离和第4、5两点间的距离，可以计算出当地的重力加速度的大小为________．在打第3点时重物的瞬时速度为________m/s.为了验证机械能守恒定律，应该计算出打第2、3、4点时物体减少的________和增加的________，然后比较它们的数值在实验允许误差范围内是否近似相等．解析打点计时器使用的为50 Hz的交流电，每两个自然点之间的时间间隔为0.02 s，如果物体做自由落体运动，第一个0.02 s的位移h＝12gΔt2≈2 mm，所以纸带的第一、二两点的距离接近2 mm的纸带，说明纸带释放的时间合适，正好在打第一个点时释放，用该条纸带的数据，实验结果误差较小，故应选纸带Ⅰ.利用Δx＝2gT2，g＝(14.0－6.0)×10－32×0.022m/s2＝10 m/s2，v3＝(10.0＋6.0)×10－32×0.02m/s＝0.4 m/s.物体下落过程中，重力势能减少，动能增加，E p 的减少量和E k的增加量相等，则过程中机械能守恒．答案Ⅰ10.0 m/s20.40重力势能动能6．图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度g值的装置示意图．已知打点计时器的打点频率为50 Hz.甲乙(1)这两图相比较，用哪个图所示的装置实验较好？简单说明理由．(2)上图中的丙是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O点为打点的第一个点，标为1，后面依次打下的一系列点迹分别为2、3、4、5…….经测量，第15至17点间的距离为11.69 cm，第1至第16点间的距离为43.83 cm，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为________m/s.在实验误差允许的范围内，可认为重物在下落的过程中机械能守恒，由此求得重力加速度值为g＝________m/s2(要求保留3位有效数字)．解析(1)用甲图所示的装置实验较好．因为用夹子固定，可以避免乙图由于手的抖动而造成纸带上的第1个点迹被拖长和位置不确定的现象．另外由于用夹子固定纸带，便于纸带调整到竖直方向，以避免纸带与打点计时器(限位孔)之间产生较大的摩擦，而乙图中用手握住纸带，难于做到这一点．(2)v 16＝0.11690.02×2m/s ＝2.92 m/s. 由mgh ＝12m v 216，得： g ＝v 2162h ＝ 2.9222×0.4383m/s 2＝9.74 m/s 2. 答案 (1)甲图，理由见解析(2)2.92 9.747．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，输出电压为6 V 的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a 的数值，如下图所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ，测出A 点距起始点O 的距离为s 0，点A 、C 间的距离为s 1，点C 、E 间的距离为s 2，使用交流电的频率为f ，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a 的表达式为：a ＝________.(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．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________．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小为F ＝________.解析 (1)根据匀变速直线运动规律Δs ＝aT 2，有a ＝Δs T 2＝s 2－s 1(2T )2＝s 2－s 14f 2. (2)根据牛顿第二定律有：mg －F ＝ma ，得F ＝mg －ma ＝m [g －(s 2－s 1)f 24]． 故需要测量的物理量为重锤的质量m .答案 (1)s 2－s 14f 2 (2)重锤的质量m m [g －(s 2－s 1)f 24] 8．为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，最后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时(1)需要测定的物理量为________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是E p ＝________.解析 (1)需要测定的物理量有：钢球质量m 、桌面高度h 、钢球落点与飞出点的水平距离s .(2)弹簧最短时的弹性势能全部转化为钢球平抛时的初动能，E p ＝12m v 20，而根据平抛运动规律有：h ＝12gt 2，s ＝v 0t 得，v 0＝s 2h g ， 故E p ＝12m v 20＝mgs 24h. 答案 (1)钢球质量m 、桌面高度h 、钢球落点与飞出点的水平距离s (2)mgs 24h9．如图所示，两个质量各为m 1和m 2的小物块A 和B ，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m 1>m 2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．(1)若选定物块A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有____________．(填入选项前的编号)①物块的质量m 1、m 2；②物块A 下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B 上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度．(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小．以上建议中确定对提高准确程度有作用的是____________．(填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：___________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________.答案(1)①②或①③(2)①③(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”等．10．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？(2)测得遮光条的宽度d＝0.50 cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝2.0×10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________ m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、________和________(文字说明并用相应的字母表示)．(3)本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证了系统的机械能守恒．解析(1)气源工作后，滑块不挂钩码，静止放在气垫导轨上，如果能处于静止状态说明气垫导轨水平．(2)滑块通过光电门的瞬时速度v ＝d Δt ＝0.50×10－22.0×10－2m/s ＝0.25 m/s ， 本次实验中还需测量的物理量有钩码的质量m ，滑块的质量M ，滑块到光电门的距离L .(3)如果系统重力势能的减少量mgL ，与系统动能的增加量12(m ＋M )v 2＝12(m ＋M )⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2在误差允许的范围内相等，则验证了系统的机械能守恒．答案 (1)见解析(2)0.25 滑块质量M 滑块到光电门的距离L(3)mgL 12(m ＋M )⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2。

人教版高一物理必修2课时提升精品练习7.9实验验证机械能守恒定律（解析版）1.关于“验证机械能守恒定律”实验的误差，下列说法中正确的是()A.重物质量的称量不准会造成较大误差B.重物质量选得大些，有利于减小误差C.重物质量选得较小些，有利于减小误差D.先释放纸带后接通电源会造成较大误差【答案】B、D解析：在“验证机械能守恒定律”实验中，我们只需比较gh n与的值即可验证机械能守恒定律是否成立，与重物质量无关，A错误。

若将重物质量选得大些，则在重物下落过程中空气阻力的影响较小，有利于减小误差，B正确，C错误。

先释放纸带后接通电源时，会造成纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是，重物在打第一个点时就有了初动能，而我们计算动能增加量时认为初动能为零，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，会造成较大误差，故D正确。

2.甲同学准备做“验证机械能守恒定律”的实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。

(1)图中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材有________；乙同学需在图中选用的器材有________。

(用字母表示)(2)乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图所示的两条纸带①和②。

纸带______(选填“①”或“②”)的加速度大，其加速度大小为__________。

【答案】(1)A、B B、D、E(2)① 2.50m/s2(2.48～2.52m/s2均可)【解析】(1)要采用落体法验证机械能守恒定律，需要下落的重物A和计时用的打点计时器B；要探究加速度与力、质量关系的实验，需要研究对象小车D，拉动小车的钩码E及打点计时器B。

(2)纸带①的加速度为a1==m/s2=2.50m/s2纸带②的加速度为a2==m/s2=1.25m/s2因此纸带①的加速度大，大小为2.50m/s2。

3.在用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)所用重物的质量m=1.0kg，打点计时器所用电源频率为50Hz，打下的纸带如图甲所示(图中的数据为从起始点O到该点的距离)，则在打B点时，重物的速度v B=________m/s，重物的动能E kB=________J，从开始下落到打B点时，重物的重力势能减少量是________J。

7.9 实验：验证机械能守恒定律 每课一练（人教版必修2）1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少量等于其动能的增加量，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余或错误的有( ) A ．用天平称出重物的质量B ．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C ．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定 高度D ．接通电源，释放纸带E ．用停表测出重物下落的时间2．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法，正确的是( ) A ．重物质量的称量不准会造成较大误差 B ．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C ．重物质量选用得较小些，有利于减小误差D ．打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差要小 3．在“验证机械能守恒定律”的实验中[来源:Z_xx_] (1)不需测量或计算的物理量是( ) A ．下落高度 B ．瞬时速度 C ．重物质量 D ．时间(2)由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果mgh____12mv 2(选填“>”或“<”)．图34．如图3所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N点来验证机械能守恒定律．下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是() A．N点是第n个点，则v n＝gnTB．N点是第n－1个点，则v n＝g(n－1)T[来源:学科网]C．v n＝s n＋s n＋12TD．v n＝d n＋1－d n－12T5.图4图4为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤．回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A．刻度尺B．秒表C．0～12 V的直流电源D．0～12 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有____________________________________________________________________________________________________________.(写出两个原因)[来源:学科网ZXXK]图56．利用图5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.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：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.[来源:Z*xx*]B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh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[来源:学科网]速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝v22g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，[来源:学&科&网]等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.以上方案中只有一种正确，正确的是________(填入相应的字母)．图67．(1)用如图6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[来源:学§科§网] 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 ．在打出的纸带上，依据打点的先后顺序选取A 、B 、C 、D 四个合适的相邻点，通过 测量计算得出B 、C 两点的速度为v B 、v C ，并测出B 、C 两点间的距离为hF ．在误差允许范围内，看减少的重力势能mgh 是否等于增加的动能12mv 2C －12mv 2B ，从而 验证机械能守恒定律图7(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为0.02 s ，自由下落的重物质量为1 kg ，打出一条理想的纸带，数据如图7所示，单位是cm ，g 取9.8 m /s 2，O 、A 之间有多个点 没画出，打点计时器打下点B 时，物体的速度v B ＝____ m /s ，从起点O 到打下B 点的过[来源:学科网]程中，重力势能的减少量ΔE p ＝________ J ，此过程中物体动能的增量ΔE k ＝________ J ．(答案保留两位有效数字)8．在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器打点间隔为T ，某一组同学得到了 一条如图8所示的纸带，在填写实验报告时甲、乙两个同学选择了不同的数据处理方法：图8甲同学测出了C 点到第一点O 的距离h OC ，利用v 2C ＝2gh OC 计算得到了C 点的速度，然后验证mgh OC 与12mv 2C相等．乙同学测出了A 、B 、C 、D 各点到第一点O 的距离h OA 、h OB 、h OC 、h O D ，利用v B ＝h OC －h OA2T、[来源:学*科*网] v C ＝h OD －h OB 2T 计算B 、C 点的速度，然后验证了mg(h OC －h OB )与12mv 2C －12mv 2B 是否相等． 请你对甲乙两位同学的做法逐一分析，不合理之处提出完善方法．参考答案1．AE [在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh 和动能增加量12m v 2之间的大小关系．若机械能守恒，则有mgh ＝12m v 2，两边都有质量，可约去，即验证gh ＝12v 2成立即可，无需用停表测量时间，因此E 选项也多余，其余选项都需要，故应选A 、E.]2．B [为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，A 、C 错，B 正确；电磁打点计时器的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点计时器误差大些，D 错误．]3．(1)C (2)>解析 (1)本实验需要验证mgh 与12m v 2的关系，所以不需要测量重物质量m ，C 正确．(2)重物在下落过程中克服阻力做功，使减小的重力势能不能完全转化为动能，所以mgh >12m v 2.4．CD5．(1)AD (2)见解析解析 (1)需要米尺来测量两点之间的距离，电磁打点计时器需用交流电源，故选A 、D. (2)①纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦阻力；②测量两点之间距离时的读数有误差；③计算势能变化时，选取的两点距离过近；④交变电流频率不稳定．(选取两个原因即可)6．D [在验证机械能守恒定律的实验中，物体下落的高度是用刻度尺测出；瞬时速度的测量则是采用匀变速直线运动的规律，根据纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度进行计算得出的，故只有D 方案符合要求．]7．(1)BCD (2)0.98 0.49 0.48解析 (1)步骤B 错，应该接到电源的交流输出端；步骤C 不必要，因为根据测量原理，重物的动能和势能表达式中都包含了质量m ，可以约去，所以不必测量重物的质量；步骤D 错，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带．(2)v B ＝v AC ＝h AC2T＝7.06－3.142×0.02×10－2 m /s ＝0.98 m/s[来源:]从点O 到点B ，重力势能的减少量ΔE p ＝mgh OB ＝1×9.8×5.01×10－2 J ≈0.49 J 此过程物体动能的增量ΔE k ＝12m v 2B ＝12×1×0.982J ≈0.48 J. 8．见解析解析 本题主要考查学生对验证机械能守恒定律实验原理的理解．甲同学选择从O 到C 段验证机械能守恒，计算C 点的速度用v 2C ＝2gh OC ，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误．计算v C 可以选择v C ＝h OD －h OB2T.乙同学选择了从B 到C 段验证机械能守恒，由于B 、C 较近可造成误差偏大，可选择BD 段相对较为合适．。

7.9实验:验证机械能守恒定律1. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，除天平、铁架台、夹子、纸带和重物外，还需要（ ）A. 秒表B. 刻度尺C. 学生电源D. 打点计时器2. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下列选择条件中可取的是（ ）A. 选用重物时，重的比轻的好B. 选用重物时，体积小的比大的好C. 重物所受重力应与它所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力平衡D. 重物所受重力应远大于它所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力3．在利用重锤自由落下，验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是A ．重锤下落的实际高度大于测量值 （ ）B ．重锤下落的实际高度小于测量值C ．重锤实际末速度υ大于gt （g 为重力加速度，t 为下落时间）D ．重锤实际末速度υ小于gt4．在验证“机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是 （ ）A ．重锤的重力应远远大于重物所受的空气阻力和纸带所受打点计时器的阻力B ．实验时应放开纸带，再接通电源C ．打点计时器应接在电压为4~6V 的直流电源上D ．测下落高度时，须从起点算起，且选取的各点应距起始点适当远一些5. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是（ ）A. 安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上B. 实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源C. 若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证D. 测量重物下落高度必须从起始点算起6. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果（ ）A. mgh ＞221mv B. mgh ＜221mv C. mgh =221mv D. 以上均有可能 7．下面列出一些实验步骤：A ．用天平称出重物和夹子的质量B ．将重物系在夹子上C ．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态。

第九节实验：验证机械能守恒定律1．(注意事项)在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情况如照片所示，其中最合适的是( )2．(误差分析)用图所示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是( )A．重力势能的减少量明显大于动能的增加量B．重力势能的减少量明显小于动能的增加量C．重力势能的减少量等于动能的增加量D．以上几种情况都有可能3．(实验原理)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要直接测量的是( )A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．重物下落某一高度所对应的瞬时速度4．(数据处理)(多选)如图所示是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，有关尺寸在图中已注明。

我们选中n点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算n点速度的方法，其中正确的是( )A．v n＝gnTB ．v n ＝g (n －1)TC ．v n ＝s n ＋s n ＋12T D ．v n ＝h n ＋1－h n －12T5．(实验原理)在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是最后面的一些点。

算出打下B 、C 两点时重物的速度分别是v B 、v C ，测得B 、C 两点间的距离为h ，那么验证机械能守恒的表达式可写为( )A ．gh ＝v 2C －v 2B B ．gh ＝12v 2C －12v 2BC ．v C ＝v B ＋gTD ．v 2B ＋v 2C ＝2gh6．(实验原理和注意事项)(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法正确的是( )A ．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B ．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C ．不需要称量重物的质量D ．必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g7．(数据处理)用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。

人教版必修2《7.9 实验：验证机械能守恒定律》练习题一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）1.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。

关于该实验，下列说法不正确的是()A. 重物应选用质量较大的物体B. 两个限位孔应在同一竖直线上C. 打点计时器应接低压交流电源D. 应先释放纸带，后接通电源2.如图所示，滑块A、B的质量均为m，A套在固定竖直杆上，A、B通过转轴用长度为L的刚性轻杆连接，B放在水平面上并靠着竖直杆，A、B均静止．由于微小的扰动，B开始沿水平面向右运动．不计一切摩擦，滑块A、B视为质点．在A下滑的过程中，则下列说法中不正确的是(以水平面为零势能面)()A. 滑块A下滑到地面过程中两球和杆组成的系统机械能守恒B. 滑块A下滑到地面过程中轻杆一直对B球做正功C. 滑块A着地时的速度为√2gLmgLD. 滑块B机械能最大值为4273.图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置．关于该实验，下列说法正确的是()A. 应选择体积大、质量小的重物B. 可用公式v=gt计算重物的速度C. 接通电源和释放纸带必须同时进行D. 重物增加的动能略小于其减少的重力势能4.利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是()A. 应该用天平称出物体的质量B. 应该选用点迹清晰且第一点和第二点的距离为2mm的纸带C. 操作时应在接通电源的同时放开纸带D. 打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上5.用图示装置验证机械能守恒定律，由于电火花计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造成的结果是()A. 重力势能的减小量明显大于动能的增加量B. 重力势能的减小量明显小于动能的增加量C. 重力势能的减小量等于动能的增加量D. 以上几种情况都有可能二、填空题（本大题共4小题，共16.0分）6.(1)根据打出的纸带，如图，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s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，交流电的周期为T，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=______ ．(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减少的重力势能总是______ 重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是______ (写出名称和符号)，重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小f=______ ．7.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9.80m/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)打点计时器打下计数点B时，物体的速度v B=______；(2)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=______(取g=9.8m/s2)；(3)通过计算，数值上△E p______△E k(填“>”“=”或“<”)，这是因为______．8.某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.800m/s2，若重锤质量为1.000kg.(保留三位小数)①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度v B=______ m/s，重锤的动能E kB=______ J.②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为______ J.③根据纸带提供的数据，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是______ ．9.某同学用重锺做“验证机械能守恒定律”的实验．让重锤从高处由静止开始下落，打点计时器就在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)图1中图______(选填“甲”或“乙”)所示安装方案更好一些，按此示意图组装实验器材；(2)将打点计时器接到______(选填“直流”或“交流”)电源上；(3)在验证机械能守恒的实验中，所用电源的频率为50Hz，重锤的质量m=1.00kg，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2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).查得当地的重力加速度g=9.80m/s2.根据纸带求：(结果保留三位有效数字)①重锤下落的加速度______m/s2②重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为______J③重锤下落到B时，动能为______J.三、实验题（本大题共9小题，共81.0分）10.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。

第7章 第9课时 实验：验证机械能守恒定律基础夯实1.(2018·黄岗中学高一检测)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中A 、B 两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度．在实验中测得一物体自由下落经过A 点时的速度是v 1，经过B 点时的速度是v 2，为了证明物体经过A 、B 两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是( )A ．用天平测出物体的质量B ．测出A 、B 两点间的竖直距离C ．利用12mv 22－12mv 12算出物体从A 点运动到B 点的过程中动能的变化量D ．验证v 22－v 12与2gh 是否相等 答案：AC2．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：(1)打点计时器所接交流电的频率为50Hz ，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选________纸带好．(2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律．现已测得2、4两点间距离为s 1,0、3两点间距离为s 2，打点周期为T ，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s 1、s 2和T 应满足的关系为________．答案：(1)甲 (2)T 2＝s 128gs 2解析：(1)由于甲图中1、2两点间的距离(1.9mm)接近于2mm ，故选甲图．3．(2018·南宫中学高一检测)在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中， (1)下列器材中不必要的是________(只需填字母代号)． A ．重物 B ．纸带 C ．天平D ．电源(2)如图所示为实验得到的一条点迹清晰的纸带，把第一个点记做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 各点到O 点的距离分别为62.78cm 、70.00cm 、77.58cm 、85.52cm.根据以上数据，可知重物由O 点运动到B 点，重力势能的减少量等于________J ，动能的增加量等于________J ．(已知所用重物的质量为1.00kg ，当地重力加速度g ＝9.80m/s 2，取3位有效数字．)[:答案：(1)C (2)6.86 6.85解析：(1)本实验不需要测量重锤的质量m. (2)ΔE p ＝mgh ＝1×9.8×0.70J＝6.86J ΔE k ＝12mv B 2＝12m(AC 2T)2＝6.85J4．(辽宁实验中学高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中：所用电源的频率为50Hz.某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O 的距离(单位：mm)如图所示，图中O 点是打点计时器打出的第一个点，A 、B 、C 、D 、E 分别是每打两个点取出的计数点．[:(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为________． A ．打点计时器(包括纸带) B ．重锤 C ．天平 D ．毫米刻度尺 E ．秒表(或停表) F ．运动小车(2)若重锤的质量为mkg ，则重锤从开始下落到打B 点时，减少的重力势能是________J ，从重锤下落到打B 点时增加的动能是______J ，得到的结论是_____________．(取g ＝9.8m/s 2，结果保留三位有效数字)答案：(1)ABD (2)1.91m 1.88m 在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒5.在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中，设物体在打O 点时释放，打点计时器打A 点时物体速度为v ，如图所示，一同学在实验报告中填写如下：v ＝2.36m/s.h ＝28.76cm ，v 22＝2.785m 2/s 2，gh ＝2.718m 2/s 2.由以上数据说明在误差范围内相等，故机械能守恒．老师批阅：“数据非实验所得！” 老师作此批阅的理由是什么？答案：在本实验中，由于空气阻力和摩擦力不可避免，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，或者说物体下落的实际加速度a ＜g.所以实验所测数据的实际结果应是12v 2＜gh.而不是这位同学的12v 2＞gh.6．(2018·聊城高一检测)在验证“机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz ，查得当地重力加速度g ＝9.8m/s 2.某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺的读数如图所示，图中O 点是打点计时器打出的第一个点，A 、B 、C 、D 分别是每打两个点取出的计数点，则重物由O 点运动到B 点时，(重物质量为m)求：(1)重力势能减少量为多少？ (2)动能增加量为多少？(3)根据数据得出什么结论？产生误差的原因是什么？答案：(1)1.911mJ (2)1.89mJ (3)在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量即机械能守恒；下落过程中克服摩擦阻力做功解析：(1)重力势能减少量ΔE P ＝mgh OB ＝1.91mJ (2)重物下落到B 点时速度v B ＝h AC4T ＝1.944m/s增加的动能为ΔE k ＝12mv B 2＝1.89mJ(3)重锤的重力势能减小略大于其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少．能力提升1．(2018·唐山一中高一检测)在“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)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200g 的木球 C ．质量为50g 的塑料球 D ．质量为200g 的铁球 (2)下列叙述正确的是( )A ．实验中应用秒表测出重物下落的时间B ．可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度C ．因为是通过比较mv22和mgh 是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量[:D ．释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔(3)质量m ＝1k g 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 ．(g ＝9.8m/s 2，保留三位有效数字)答案：(1)D (2)CD (3)2.28 2.262．(福建厦门六中高一检测)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/s 2. 本实验所用电源的频率f ＝50Hz.(结果保留三位有效数字)(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ΔE p ＝________J ，重锤动能增加量ΔE k ＝________J.(3)在误差允许范围内，通过比较________就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了．(4)设重锤在下落过程中受到恒定不变的阻力F ，则可根据本实验数据求得阻力F 的表达式为________(用题中所给字母m ，g ，s 1，s 2，f 表示)．答案：(1)0.978 1.36 (2)0.459 0.447 (3)重力势能的减小量和动能的增加量相等 (4)mg －m(s 2－s 1)f 23．如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg 的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm 、42.0mm 、58.0mm 、74.0mm 、90.0mm 、106.0mm ，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”的字样，由此验证机械能守恒．根据以上内容，回答下列问题：(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T ＝________s ，图乙中的圆柱棒的________端是悬挂端(填“左”或“右”)．(2)根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C 时，圆柱棒下落的速度v C ＝________m/s ；画下记号D 时，圆柱棒下落的速度v D ＝________m/s ；记号C 、D 之间圆柱棒的动能的变化量为______J ，重力势能的变化量为________J(g ＝9.8m/s 2)．由此可得出的结论是________．(结果保留两位有效数字)答案：(1)T ＝1n ＝601440s ＝0.042s ，左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端．(2)v C ＝＋－30.042×2m/s ＝1.2m/s ， v D ＝＋－30.042×2m/s ＝1.6m/s ，ΔE K ＝12m(v D 2－v C 2)＝0.53J ，ΔE P ＝mg CD ＝0.57J ，在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的．4．一士兵乘飞机巡查，用一部自动照相机在空中摄影，他选好快门开启的时间间隔1s ，镜头放大率为1100，将一苹果从飞机上自由落下开始到落地的拍摄照片如下图所示．[:(1)该地的重力加速度为________m/s 2. (2)飞机离地面的高度________m. (3)试根据此照片验证机械能守恒定律． 答案：(1)9.8 (2)78.2 (3)见解析解析：由底片和放大率可得连续相等时间内的位移x 1＝4.9m ，x 2＝14.6m ，x 3＝24.5m ，x 4＝34.2m ，由Δx ＝aT 2＝gT 2和逐差法得g ＝x 4＋x 3－x 2－x 14T2＝9.8m/s 2. (2)因飞机离地面的高度是底片上起点和终点间距离的100倍． 所以h ＝78.2×10－2×100m＝78.2m (3)取C 、O 两点研究 ΔE k ＝12mv 2＝12m[102OD －OB 2T]2＝430.7mJ|ΔE p |＝mg·OC ×102＝431.2mJ 在误差允许范围内ΔE k ＝|ΔE p |所以在只有重力做功的条件下机械能守恒．5．图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度g 值的装置示意图．已知打点计时器的打点频率为50Hz.(1)这两图相比较，用哪个图所示的装置实验较好？简单说明理由．(2)上图中的丙是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O 点为打点的第一个点，标为1，后面依次打下的一系列点迹分别为2、3、4、5…….经测量，第15至17点间的距离为11.69cm ，第1至第16点间的距离为43.83cm ，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为________m·s －1.在实验误差允许的范围内，可认为重物在下落的过程中机械能守恒，由此求得重力加速度值为g ＝________m·s －2(要求保留3位有效数字)．答案：甲图 2.92m·s －19.74m·s －2解析：(1)用甲图所示的装置实验较好．因为用夹子固定，可以避免乙图由于手的抖动而造成纸带上的第1个点迹被拖长和位置不确定的现象．另外由于用夹子固定纸带，便于纸带调整到竖直方向，以避免纸带与打点计时器(限位孔)之间产生较大的摩擦，而乙图中用手握住纸带，难于做到这一点．(2)v 16＝0.11690.02×2＝2.9225(m·s －1)．由mgh ＝12mv 162，得：[:数理化]g ＝v 1622h ＝ 2.922522×0.4383＝9.74(m·s －2)注：本题中利用“验证机械能守恒定律”的实验来完成测量当地的重力加速度g 值，这是对教材中实验方法的拓展．这种拓展，是近年来高考实验题的变化趋势．学习中需重视更新实验情景，变换实验方式，不断提高观察的思维能力．。

9.实验:验证机械能守恒定律基础巩固1在做验证机械能守恒定律的实验时,以下说法正确的是()A.选用重锤时,密度大体积小的比密度小体积大的好B.选用重锤时,密度小体积大的比密度大体积小的好C.选用的重锤一定要测其质量D.重锤的质量大小与实验准确性无关解析:验证机械能守恒定律实验中,由于重物要克服空气阻力做功,从而产生系统误差,选用密度大体积小的重锤能减小空气阻力的影响,从而减小误差,A正确,B、D错误;因验证量中都含有质量,故不用测重锤的质量,C错误。

答案:A2在验证机械能守恒定律的实验中,由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,故纸带通过时受到较大阻力,则结果()A.mgh>12mv2 B.mgℎ<12mv2C.mgh=12mv2D.以上都有可能解析:纸带受到较大阻力,设重物克服阻力做的功为W,根据动能定理有mgh-W=12mv2所以mgh>12mv2。

答案:A3有4条用打点计时器(所用交流电源的频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。

为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为x1、x2、x3。

请你根据下列x1、x2、x3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2)()A.61.0 mm65.8 mm70.7 mmB.41.2 mm45.1 mm53.0 mmC.49.6 mm53.5 mm57.3 mmD.60.5 mm61.0 mm61.6 mm解析:验证机械能守恒采用重物的自由落体运动实现,所以相邻的0.02 s内的位移增加量为Δx=gT2=9.791×0.022 m=3.9×10-3 m=3.9 mm,选C。

答案:C4“验证机械能守恒定律”的实验采用重锤自由下落的方法。

(g取10 m/s2)(1)用公式12mv2=mgℎ时,对纸带上起点的要求是初速度为,为达到此目的,所选择的纸带第一、第二两点间距应接近。

第七章 第9节 实验：验证机械能守恒定律1．(多项选择)在“验证机械能守恒定律〞的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件中哪种更为有利A ．只要足够重就可以B ．只要体积够小就可以C ．既要足够重，又要体积非常小D ．应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲解析 选重物时，应尽量选取质量大、体积小的物体，增大质量可使阻力的影响相对减小，减小体积可以减小空气的阻力，故C 、D 正确，A 、B 错误。

答案 CD2．(多项选择)本实验中，除铁架台、夹子、低压交流电源、纸带和重物外，还需选用的仪器是A ．秒表B ．刻度尺C ．天平D ．打点计时器解析 实验中需要测量纸带上两点间的距离，故B 对；需要利用打点计时器打出纸带，故D 对；不需要测质量，故C 错；不需要测时间，故A 错。

答案 BD3．在“验证机械能守恒定律〞的实验中，如下物理量中需要用工具直接测量的有A ．重锤的重量B ．重力加速度C ．重锤下落的高度D ．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度解析 验证机械能守恒的方程式为mgh ＝12mv 2，即gh ＝12v 2，所以只需要测出h 、v 即可。

g 为当地的重力加速度，而v 是根据打出的纸带测量计算出来的。

答案 C4．某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律〞的实验装置如图7－9－4甲所示。

图7－9－4(1)请指出实验装置中存在的明显错误：____________________________________________________________________；(2)进展实验时，为保证重物下落时初速度为零，应________(选填“A〞或“B〞)。

A ．先接通电源，再释放纸带B ．先释放纸带，再接通电源(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图7－9－4乙所示。

已测出1、2、3、4到打出的第一个点O 的距离分别为h 1、h 2、h 3、h 4，打点计时器的打点周期为T 。