备战2021年高考物理实验专题复习《验证机械能守恒定律》(解析版)

1、?验证机械能守恒定律?、实验题1. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示， 水平桌面上固定一水平的气垫导轨，导轨上A点处有一滑块，其质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的 细绳与一质量为 m的小球相连。调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B点处与劲度系数为k的弹簧接触时小球恰好落地，测出每次弹簧的压缩量x，如果在B点的正上方安装一个速度传感器，用来测定滑块到达 B点的速度，发现速度v与弹簧的压缩量x成正比，作出速度v随弹簧压缩量x变化的图象如图乙所示，测得图象的斜率。在某次实验中，某同学没有开启速度传感器，但测出了A、B两点间的距离为L,弹簧的压缩量为，重力加速度用g表示，那么:&

2、quot;速度传感器Aw帕占j |篁垫导轨6图甲滑块从A处到达B处时，滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为，系统的重力势能减少量可表示为，在误差允许的范围内, 假设那么可认为系统的机械能守恒。用题中字母表示在实验中，该同学测得B间的距离L,作出的，弹簧的劲度系数，并改变A、图象如图丙所示，那么重力加速度2. 某实验小组进行“验证机械能守恒定律的实验.甲同学用如下图的实验装置验证机械能守恒定律，将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为，实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如下图，其中

3、0点为打点计时器打下的第一个点.纸带连续的计时点 A、B、C、D至第1个点0的距离如下图，重锤的 质量为，当地的重力加速度为，从起始点0到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为_J,重锤动能的增加量为_J,从以上数据可以得到的结论是 _结果保存3位有效数字.49.656.162.8乙同学利用上述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- 为纵轴画出了如下图的图线由于图线明显偏离原点，假设测量和计算都没有问题，在实验的操作上其原因可能是乙同学测出该图线的斜率为 k,如果阻力不可忽略，

4、那么当地的重力加速度丙同学用如下图的气垫导轨装置来验证机械能守恒定律，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L,窄遮光板的宽度为 d,窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为 、，滑块在气垫导轨上运动时空气阻力不计，为验证机械能守恒定律，还需测量的物理量是 ，机械能守恒的表达式为 3. 某研究生学习小组为了研究“两小球碰撞过程中动能的损失率即碰撞中系统动能的损失与系统碰撞前初动能的比值一，设计了如下图的装置进行如下的实验操作:木总上I先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板外表先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在木板上留下痕迹

5、 0;n将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放， 撞在木板上得到痕迹B;川然后把半径相同的小球 b静止放在斜槽轨道水平段的最右端， 让小球a仍从原固疋位置由静止开始滚下与小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C:IV用天平测量a、b两小球的质量分别为、,用刻度尺测量纸上0点至U A、B、C三点的距离分别为、和本实验中所选用的两小球质量关系为填“ 、“ 或“用本实验中所测得的量表示，其表达式为4. 用如下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上放一金属片 C,铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B的正下方。开始时，金属片C与圆环间的高度为 h,

6、A、B、C由静止开始运动。当物块 B穿过圆环 时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门分别固定在铁架台、处，通过数字计时器可测出物块B从旁运动到旁所用时间t,重力加速度为 go3誉垃假设测得、之间的距离为d，那么物块B刚穿过圆环后的速度 假设物块A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证了F面选项中的等式成立，即可验证机械能守恒定律。B.A.C.D.改变物块B的初始位置，使物块 B从不同的高度由静止下落穿过圆环，记录每次金属片C与圆环间的高度h以及物块B从旁运动到旁所用时间t，那么以h为纵轴，以选填“ 或“为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率用m、g、M、d

7、表示。5. 某同学设计如下图的实验装置验证机械能守恒定律。用频闪频率为f的频闪相机记录了小球自倾角为的斜面上滑下的过程，测得a、b、c、d到o的距离分别为、。小球经过位置 c时的速度 。选取0为位移起点，根据实验数据作出图线，假设小球下滑过程机械能守恒，那么图线斜率 。重力加速度大小用 g表示实验中， 造成系统误差的原因是 ； 造成偶然误差的原因是 各写出一个原因假设改变斜面倾角进行实验，斜面倾角越大，斜面对小球的摩擦力，误差。两空填“越大或“越小6. 用如下图装置来验证动量守恒定律，质量为的钢球B放在小支柱上，球心离地面高度为H ;质量为的钢球A用细线拴好悬挂于 0点，当细线被拉直时 A球球

8、心到0点的距离为L,且细线与竖直方向的夹角为，A球由静止释放，摆到最低点时恰与B球发生对心正碰，碰撞后A球沿原来的摆动方向继续运动，摆动到摆线与竖直方向的夹角为 位置处，碰撞后 B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复 写纸的白纸，用来记录 B球的落点，测得 B球的水平射程为s,重力加速度为 g-用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B两球的动量 设A、B两球碰撞前的动量分别为、，碰撞后的动量分别为、，那么，请你提出两条提高实验精度的建议；7. 如下图是“探究碰撞过程中动量守恒的实验装置，质量为M的小球甲用长为L、不可伸长的细线拴于天花板上的0点，将细线拉直至与竖直方向成 a角的位置由静止释放

9、，当小球甲摆到最低点时与静止在0点正下方质量为 m的小球乙发生对心正碰，碰后小球乙离开桌面做平抛运动，小球乙落地点A到0点正下方地面上 B点的水平距离为d，桌面高度为 H。假设两个小球碰撞后小球甲继续向左摆，那么甲、乙的质量关系为 M 填“大于、“小于或“等于假设甲、乙碰撞时动能的损失很小，可以忽略不计，试推导小球乙在平抛运动过程中发生的水平位移 d的表达式 。8. 碰撞一般分为弹性碰撞和非弹性碰撞，发生弹性碰撞时，系统的动量守恒，机械能 也守恒发生非弹性碰撞时，系统的动量守恒，但机械能不守恒。为了判断碰撞的种类，某实验兴趣小组用如图“碰撞实验器设计了如下实验。实验步骤如下:按照如下图的实验装

10、置图，安装实物图。调整斜槽末端水平，0为斜槽末端竖直投影。在轨道上固定一挡板 S,从贴紧挡板S处由静止释放质量为 的小球1，小球1 落在P点，用刻度尺测得 P点与0点距离2L。在装置末端放置一个大小与小球 1相同的小球2，其质量为 。现仍从S处静止 释放小球1,小球1与小球2发生正碰，小球2落在N点，小球1落在M点，测得 0M 为 L，ON 为 3L。假设入射小球质量为 ，半径为 被碰小球质量为，半径为，那么要求。A.B.C.D.小球1与小球2的质量之比。假设两小球均看作质点，以两球为系统，碰前系统初动能，碰后系统末动能 ，那么系统机械能 选填“守恒或“不守恒 ，可以得出两球 的碰撞是碰撞。

11、、 用题目中字母H、L和重力加速度g表示9. 小华设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，提供的实验器材如下：小乍电火花计时赛A. 小车B. 钩码C一端带滑轮的木板D. 细线E. 电火花计时器F. 纸带G. 毫米刻度尺H. 交流电源I. 220V的交流电源实验中不需要的器材是 填写器材前的字母序号。还应补充的器材是实验中得到的一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点 标号，分别测出0到1、2、3、4、5、6点的距离为，打点周期为T。那么打点2时小车的速度 ;假设测得小车质量为 M，钩码质量为m,打点1和点5时小车的速度分别为、，重力加速度为 g,那么验证点1与点5间系统的机械能

12、守恒的关系式可表示为 。10. “枪支比动能 是反映枪支威力的一个参数，一式中 是子弹离开枪口时的动能，S是子弹的横截面积 假设子弹是球形，那么 S是过球心的截面圆面积 。“ J2136冲击摆实验器是物理实验中的实验器材，可以用来测量弹簧枪的比动能，如图甲所示，左侧是可以发射球形子弹的弹簧枪，中间立柱上悬挂小摆块，摆 块一般用塑料制成，正对枪口处有一水平方向的锥形孔使弹丸容易射入并与摆块结合为一体。摆块摆动的最大角 可由刻度盘读出。重力加速度大小为。用游标卡尺测量子弹直径，测量结果如图乙所示，子弹的直径mm。实验开始之前，必须测量的物理量为子弹直径 d以及和<写出物理量及其表示字母实验步

13、骤如下：将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平；再调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，并且 使摆块右侧与0刻度对齐；此时用刻度尺测量出摆长 L；扣动弹簧枪扳机，打出子弹，记录下摆块的最大摆角；屡次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均；处理实验数据，得出实验结论。子弹的发射速度为 ，弹簧枪的比动能为 。用量和测量量的字母表示由于存在系统误差，使得测量值 选填“大于 “小于或“等于理论值。11. 某实验小组利用如图甲所示装置测定当地重力加速度的数值.实验开始时，小钢球被电磁铁吸引静止不动， 光电门位于钢球的下方， 二者的中心处在同一竖直线上.将此时钢球球

14、心位置记为 A点，光电门中心位置记为 0点，A0间距离为h.乙1使用螺旋测微器测定小钢球的直径如图乙所示，可知钢球直径大小为mm；断开电磁铁开关，小钢球由静止开始下落，下落过程中通过位于 0点处光电门，由数字计时器记录钢球通过光电门的时间可由表达式 得到小钢球球心通过光电门时的瞬时速度；将光电门向下移动一小段距离后，重新释放小钢球，记录小钢球通过光电门时数字计时器显示的时间和此时光电门与 0点间距离重复步骤，得到假设干组 和x的数值;在 坐标中描点连线，得到如图丙所示直线并计算出其斜率大小为，根据此斜率值，可以得到当地重力加速度的数值为 本实验在获得钢球球心通过光电门时的瞬时速度时存在误差，测

15、量的速度值填“大于 “等于或“小于球心通过光电门时的瞬时速度的真实值；F列可以减小速度误差的方式有 A.增大A0间的距离h 减小A0间的距离hC.换用直径大一些的小钢球换用直径小一些的小钢球12. 图甲的光电门传感器由发射器和接收器组成，当光路被物体挡住的时候，它就开始计时，当光路再次恢复的时候，它就停止计时，这样就可以测出挡光片挡光的时间。某同学利用光电门传感器设计了一个验证小球下落过程中机械能守恒的实验，实验装置如图乙所示，图中 A、B为固定在同一竖直线上的两个光电门传感器，两光电 门之间的距离为h，实验时让直径为d的小球从某一高度处点由静止释放，让小球依次从A、B两个光电门传感器的发射器

16、和接收器之间通过，测得挡光时间分 别为、。小球通过光电门 A时的速度大小为用对应物理量的符号表示。如果能满足关系式用对应物理量的符号表示，即能证明小球下落过程中机械能守恒。13. 质量为m的小球，从桌面上竖直抛出，桌面离地高为h，小球能到达离地面的最大高度为不计空气阻力，假设以桌面为零势能参考平面，那么小球落地时的动能为，小球落地时的机械能为 ;假设以地面为零势能参考平面，小球到达 最高点时的机械能为 。由于地球的自转而使物体在地球上不同的地点所受的重力不同。某一物体在地 球两极处称得的重力大小为，在赤道上称得的重力大小为 ，设地球自转周期为万有引力常量为 G,地球可视为规那么的球体， 那么地

17、球的平均密度 为假设给地球发射一颗近地卫星，测得其环绕周期为，那么地球的平均密度 又可以表示为.要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选 用以下器材：轻质定滑轮 质量和摩擦可忽略、砝码一套 总质量、细线、刻度尺、秒表他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行屡次测量， 选择适宜的变量得到线性关系， 作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量， 请完成以下步骤.实验装置如下图，设两边沙袋A、B的质量分别为、；取出质量为的砝码放在右边沙袋中， 剩余砝码都放在左边沙袋中，发现A下降，B上升；用刻度尺测出A从静止下降的距离 h，用秒表测出A下降所用的时间t,那么可知A

18、的加速度大小 ;改变，测量相应的加速度 a,得到多组及a的数据，作出 选填“或“图线；假设求得图线的斜率，截距，那么沙袋的质量kg， 取14. 如下图为弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球 1和两球直径略小于管径且与弹簧不固连，压缩弹簧并锁定。现解除锁定，那么两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行 实验：OWWJp"/ ijpf/ */I I用天平测出两球质量分别、；用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点P、Q。答复以下问题：要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物

19、理量有。已知重力加速度A. 弹簧的压缩量；B. 两球落点P、Q到对应管口 M、N的水平距离 、；C. 小球直径；D. 两球从管口弹出到落地的时间、。根据测量结果，可得弹性势能的表达式为。15. 如图甲所示，在水平桌面上，一轻质弹簧左端固定，右边紧贴着一个带有遮光片的物块物块与弹簧不拴接 ，物块在B处时，弹簧处于原长，B处放置有光电门，开 启光电门，缓慢推动物块向左移动至 A处，然后将物块由静止释放， 物块被弹出经 过光电门，最终停在 C处，重力加速度为 g.2f|rrnll1m|ll''A) 1() 2()假设要用上述装置测定物块和水平桌面之间的动摩擦因数,除了测量遮光片宽度d

20、和遮光片挡光时间t,还需测量的物理量是假设该物理量用字母x表示,那么动摩擦因数的表达式为 用符号表示如图乙，用游标卡尺测得遮光片宽度 某同学认为，假设再测出物块质量 m,就可以测得物块在A处时弹簧的弹性势能,即测显然测真选填“ “ 或16. 由理论分析可得，弹簧的弹性势能公式为- 式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量为验证这一结论，A、B两位同学设计了如下的实验：艮T-siKKi长*1甲乙丙首先他们都进行了图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个质量为 m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长量为d;同学完成步骤 后，接着进行了如图乙所示的实验：将这根弹簧竖直地固定在 水平桌面

21、上，并把小铁球放在弹簧上， 然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑 料管，利用插销压缩弹簧；拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得 弹簧的压缩量为x时，小铁球上升的最大高度为 H 同学完成步骤 后，接着进行了如图丙所示的实验将这根弹簧放在一光滑水平桌面上，一端固定在竖直墙上，另一端被小球压缩，测得压缩量为x,释放弹簧后， 小球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L 、B两位同学进行图甲所示实验是为了确定物理量：，用m、d、g表示所求的物理量： 如果 - 成立，那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式是 ;B同学测出的物理量 x与d、h、L的关系式是 17. 某同学利用如下图的装

22、置来研究机械能守恒定律，设计了如下实验，A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物。A、B间通过轻质弹簧相连， A、C间通过轻质细绳相连。 在物块B下放置一压力传感器， 重物C下放置一速度传感器， 压力传感器和速度传感器相连，当压力传感器示数为零时， 就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g,实验操作如下:压力传蛾器速度传感器C的速度为开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零，现释放c，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出实验中保持A、B质量不变，改变 C的质量M，屡次重复第 步。该实验中，M和m的关系必须满足 M

23、 选填“小于“等于或“大于 。为便于研究速度与质量 M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应选填“相同或“不同 。根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出 选填“或“ 图线。根据第 问的图线知图线在纵轴上的截距为b，那么弹簧的劲度系数为 用题给的量表示 。18. 某实验小组利用如下图的装置进行实验，钩码A和 均可视为质点 分别系在一条跨过轻质定滑轮的软绳两端，在A的上面套一个比它大一点的环形金属块可视为质点，在距地面为h处有一宽度略大于 B的狭缝，钩码B能通过狭缝，在狭缝 上放有一个外径略大于缝宽的环形金属块可视为质点，B与D碰撞后粘在一起，忽略一切摩擦。开始时B距离狭缝的高度为 ，放手

24、后，A、B、C从静止开始运动， A、B、C、D的质量均相等。B、D碰撞过程时间很短，忽略不计。利用计时仪器测得钩码 B通过狭缝后上升 用时，那么钩码B碰撞后瞬间的速度为用题中字母表示 ；通过此装置验证机械能守恒定律，当地重力加速度为 g,假设碰撞前系统的机械能守恒，那么需满足的等式为用题中字母表示19. 如下图是“探究碰撞过程中动量守恒的实验装置，质量为M的小球甲用长为L、不可伸长的细线拴于天花板上的0点，将细线拉直至与竖直方向成角的位置由静止释放，当小球甲摆到最低点时与静止在0点正下方质量为 m的小球乙发生对心正碰，碰后小球乙离开桌面做平拋运动，小球乙落地点A到0点正下方地面上 B点的水平距

25、离为d，桌面高度为 H。假设两个小球碰撞后小球甲继续向左摆，那么甲、乙的质量关系为M 填“大于、“小于或“等于 。假设甲、乙碰撞时动能的损失很小，可以忽略不计，试推导小球乙在平拋运动过程中发生的水平位移 d的表达式 。20. 探究平抛运动实验装置如下图，半径为 L的四分 之一圆轨道 可视为光滑 固定于水平桌面上，切口 水平且与桌边对齐， 切口离地面髙度为离切口水平距离为L的一探测屏AB竖直放置，一端放在水 平面上，其高为一质量为m的小球从圆轨道上不 同的位置静止释放打在探测屏上假设小球在运动过 程中空气阻力不计，小球可视为质点，重力加速度 为g为了让小球能打在探测屏上，小球应从圆轨道上距离 内

26、释放.小球从距离Q点的高度为 的点静止释放时小球打在屏上时动能最小，最小动能为.1.【答案】；mgL;答案和解析【解析】【分析】根据图线斜率的表达式，求出滑块刚接触弹簧时的速度大小，从而得出系统动能的增加量，根据下降的高度求出系统重力势能的减小量。根据系统机械能守恒，结合之间的关系式，求出与L的关系式，结合图线的斜率求出重力加速度。对于图线问题，一般的解题思路是得出物理量间的关系式，结合图线斜率或截距进行求解，难度中等。【解答】图象的斜率-，即一 一，那么滑块刚接触弹簧时的速度为-故系统的动能增加量为重力势能的减少量为根据机械能守恒定律有；由于只有小球的重力做功， 故，又，解得m,故由题图丙可

27、得故答案为： ，mgL，。2. 【答案】；在实验误差允许的范围内重锤下落的过程中机械能守恒;先释放重锤，后接通电源；大于；滑块的质量M和沙桶的质量m；-一 -一【解析】【分析】该题主要考查验证机械能守恒定律实验相关知识。熟知实验原理、实验操作方法和步骤、实验考前须知是解决此题的关键。重锤重力势能的减少量为：，重锤的动能增加量为：- ，分别代入数值即可求解； 由以上数据假设得到动能增加量近似等于重力势能减少量，即可说明在实验误差允许的范围内，重锤下落的过程中机械能守恒；从图中可以看出，当重锤下落的高度为0时，重锤的速度不为零，说明了操作中先释放重锤，后接通的电源。假设无阻力，根据机械能守恒定律知

28、，-，那么一 ，斜率；假设有阻力，那么测得的重力加速度k小于当地重力加速度 g，即g大于k；滑块和沙桶组成的系统机械能守恒，为此还需用天平测出滑块的质量M和砂桶的质量m。滑块通过两个光电门的速度大小可分别依据中间时刻瞬时速度等与平均速度求解，第16页，共30页系统减少的重力势能等于系统增加的动能，所以可列出系统机械能守恒的表达式。【解答】重锤重力势能的减少量为：，重锤的动能增加量为：_ ；由以上数据可得到动能增加量近似等于重力势能减少量，因此可得到的结论是：在实验误差允许的范围内，重锤 下落的过程中机械能守恒；从图中可以看出，当重锤下落的高度为0时，重锤的速度不为零，说明了操作中先释放重锤，后

29、接通的电源。假设无阻力，根据机械能守恒定律知，-，那么一，斜率；假设有阻力，那么测得的重力加速度k小于当地重力加速度 g,即g大于k；滑块和沙桶组成的系统机械能守恒，为此还需用天平测出滑块的质量M和砂桶的质量m。滑块通过两个光电门的速度大小可分别依据中间时刻瞬时速度等与平均速度求解：-，-，系统减少的重力势能等于系统增加的动能，所以系统机械能守恒的表达式为：故答案为：；在实验误差允许的范围内重锤下落的过程中机械能守恒；先释放重锤，后接通电源；大于；滑块的质量M和沙桶的质量 m；-3. 【答案】【解析】【分析】此题主要考察验证动量守恒定律实验，解决此题的关键在于对于实验步骤原理及实验过程的掌握，

30、根据动量守恒和能量守恒列方程可知：为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不 变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量；小球从斜槽末端做平抛运动，根据竖直方向自由落体运动，可以求出其运动时间之 比，由于水平位移相同，因此根据运动时间之比可以求出水平速度之比，那么可进一步求 出两小球碰撞过程中动能的损失率。【解答】在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：ma在碰撞过程中动能守恒故有：解得: 要碰后入射小球的速度小球做平抛运动因此有:因此水平速度为：故小球碰前动能为：碰后动能为：-动能的损失为：代入得动能的损失率为:故答案为：；4. 【答案】【解析】【分析】由短时间内的变速运动可看做匀速运动，由

31、此解得物块B刚穿过圆环后的速度； 由该过程中的机械能守恒判断结果；由该过程中的机械能守恒表达式判断横轴的含义；并由表达式结合图象判断斜率的 含义，并由此得解。此题主要考查验证机械能守恒定律的实验，明确实验原理及实验过程是解题的关键。【解答】短时间内的变速运动可看做匀速运动，由此解得物块B刚穿过圆环后的速度： -；假设该过程满足机械能守恒，那么该过程C物体减小的重力势能转化为整体的动能，故有：-；由上式可知，以h为纵轴，以一为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线；且由上式变形可得： ，由图象的斜率含义可知，该直线的斜率： 。故答案为：-；，。5. 【答案】 ；下滑过程中存在阻力长度的测量;

32、越小；越小【解析】【分析】此题为创新型实验，要注意通过分析题意明确实验的根本原理才能正 确求解。同时为验证性实验题，要求根据物理规律选择需要测定的物理量，运用实验方 法判断系统重力势能的变化量是否与动能的变化量相同是解题的关键。根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上 D点时小车的瞬时速度大小；那么根据机械能守恒定律可知，当减小的重力势能应等于增大的动能，从而即 可求解。【解答】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出C点的速度假设减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，那么有：-，即：-解得：，根据实验数据作出图线，假设图线斜率，那

33、么小球下滑过程机械能守恒；实验中，造成系统误差的原因是下滑过程中存在阻力造成偶然误差的原因是长度的测量；假设改变斜面倾角进行实验， 斜面倾角越大，斜面对小球的摩擦力越小，误差越小。6.【答案】I ， ： Iii ； 0；一；为消除偶然误差，让球 A屡次从同一位置摆下，求 B球落点的平均位置；为了较精确测量 角，角取值不要太小； 由于实验不计空气阻力，所以两球 A、B质量不 要太小； 球A质量要尽量比球 B质量大。 任答两条【解析】【分析】A球下摆过程机械能守恒，根据守恒定律列式求最低点速度；球A上摆过程机械能再次守恒，可求解碰撞后速度； 碰撞后小球B做平抛运动，根据平抛运动的分位移公式求解 碰

34、撞后B球的速度，求出动量的表达式，然后分析答题。此题考查了动量守恒定律和机械能守恒定律，确定实验需要测量的量，知道实验原理、 求出实验需要验证的表达式是正确解题题关键。局部使用【解答】AB碰撞过程，由动量守恒定律可知，碰撞前小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得第19页，共30页B球落点的平均位置；为了较精所以A、B两球质量不要太小；故答案为：丨，丨；小:疋，匸；0；为消除J ；- ：'.j :!，解得；那么；碰撞前 B球静止，那么;小球A与小球B碰撞后继续运动，在 A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得J I，解得_ .: I -那么；碰撞

35、后B球做平抛运动水平方向£ = <,/：，竖直方向那么碰后B球的动量为：；为消除偶然误差，让 A球屡次从同一位置摆下，求 确测量 角，角取值不要太小；由于实验不计空气阻力,A球质量要比B球质量大.偶然误差，让球A屡次从同一位置摆下，求B球落点的平均位置；为了较精确测量 角,角取值不要太小；由于实验不计空气阻力，所以两球 A、B质量不要太小；球A 质量要尽量比球B质量大。任答两条7.【答案】 大于;【解析】【分析】此题借助平抛运动与机械能守恒来验证动量守恒定律。两球发生碰撞后，为防止小球甲反弹保证小球甲继续向左运动，小球甲的质量应大 于小球乙的质量；甲球摆到最低点的过程中机械能守

36、恒，之后甲与乙碰撞，动量守恒，能量守恒，碰 后乙做了平抛运动，列出方程，联立解得小球乙在平拋运动过程中发生的水平位移。【解答】两球发生碰撞后，为防止小球甲反弹保证小球甲继续向左运动，小球甲的质量M应大于小球乙的质量 m；甲球摆到最低点的过程中机械能守恒有MgH I cdsa = -甲、乙两球碰撞动量守恒Mv = A/n + mri甲、乙碰撞时动能的损失很小，可以忽略不计那么有- = I 卜4-191» 亠碰后乙做平抛运动联立解得,U + in故答案为:.1 f大于；8.【答案】守恒弹性【解析】【分析】根据小球碰撞的过程中，动量守恒以及机械能守恒，据此列出方程组表示出碰撞之后的速度表达

37、式，根据碰后要满足小球2的速度水平向右做平抛运动即可得出结果；根据动量守恒列出等式，结合小球2做的平抛运动即可得出质量之比；分别表示出初动能和末动能即可得出结论。本实验主要考查弹性碰撞中涉及到的机械能守恒和能量守恒，抓准这两个守恒即可得出结果。【解答】在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，有，在碰撞过程中机械能守恒，有- ，解得，要碰后入射小球的速度，即，贝V，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，所以，所以C项正确；球1运动到C端的速度为，在空中做平抛运动，水平方向，竖直方向-，解得一，由于球1两次均从同一高度自由下滑， 到C端速度均为 ，设球1与球2碰撞后速度分别为和 ，碰后两球在空中均做平抛

38、运动，根据平抛运动规律可得 4 込爲，诂二紐蟲，碰撞前后球1和球2组成的系统动量守恒，以 向右为正方向，由动量守恒定律得 Q：T迟夕阴:匿+他磁'，即卩，解得；以两球为系统，碰前系统初动能-，碰后系统末动能-,显然，在碰撞过程中系统机械能守恒，两球碰撞是'J 11J -jfjr弹性碰撞。故答案为：；;守恒；弹性。9.【答案】；天平；【解析】【分析】此题是对验证机械能守恒定律实验的考查，解决本实验首先要掌握实验原理，根据实验的原理确定需要的器材， 由匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度可算3点速度，根据重力势能等于增加的动能来验证机械能守恒，电火花计时器直接使用 220V

39、,不需要低压交流电源，本实验还需要天平测量钩码的质量，需要天平。【解答】电火花计时器直接使用 220V,不需要低压交流电源，所以不需要的器材是H，还需要天平测量钩码的质量，故应填：H；天平。由匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知：第2点的瞬时速度等于1、3间的平均速度，故有：，也可以等于04两间的平均速度：一；把钩码和小车看成系统，系统在打1、5两点的过程中，系统减小的势能即为钩码减小的重力势能为：系统增加的动能为小车和钩码增加的动能-验证点1与点5间系统的机械能是否守恒，就是验证，即：-故应填：或一-。故答案为：；天平；或 一；10.【答案】；子弹质量m；摆块质量M； 小于。【解

40、析】【分析】此题综合考查了动量守恒定律以及机械能守恒定律，要注意明确实验原理， 正确理解题意，知道比动能的公式，同时注意确定实验中存在的误差原因。标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读；明确实验原理，从而确定应测量的数据；根据机械能守恒定律可求得打后的速度，再根据动量守恒定律可求得子弹的速度；分析实验中存在的外在影响，从而确定误差情况。【解答】主尺读数为，所以最终读数为，游标读数为本实验中要确定子弹的动能，所以在实验前应先测量出子弹m和摆块的质量 M；根据机械能守恒定律可知，-根据动量守恒定律可知：联立解得：子弹的速度为：；根据比动能的定义式可知：一截面积 一解得：比动能 ；由于摆块在

41、运动中存在空气阻力做功，因此求出的子弹的速度偏小，故测量值一定 小于真实值。故答案为：；子弹质量m；摆块质量M； ； 小于。11.【答案】小于【解析】【分析】【分析】此题考查运用自由落体运动测重力加速度的实验，考查螺旋测微器的读法， 知道实验原理和实验过程是解题的关键。根据螺旋测微器的读法读出结果。利用机械能守恒定律，根据实验原理和实验要求求解。【解答】由乙图可得小球通过光电门时的速度一由机械能守恒定律可知- 一，整理可得一 一一，由题意可知一，解得测量的速度为中间时刻的瞬时速度，小于球心通过光电门时的瞬时速度中间位置的瞬时速度可以通过增大 A0间的距离或换用直径较小的钢球的方法减小实验误差，

42、A、D正确.12.【答案】【解析】 解：本实验中利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故小球通过光电门A时的速度大小有一；小球通过光电门B时的速度大小为一，故根据机械能守恒有：-，即_ ;故答案为： 一； 一 一；根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球在A点的速度大小；写出机械能守恒的表达式，可正确解答此题。解决此题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，以及知道极短时间的平均速度可以表示瞬时速度。难度不大。13.【答案】；mgH。【解析】【分析】小球在整个的运动的过程中机械能守恒，小球落地时的机械能和整个过程的机械能相同。假设以地面为零势能参考平面，小球到达最高点时的机械能等于重

43、力势能的大小。在整个过程中小球的机械能守恒，关键在于明确重力势能的定义公式中高度是相对与零势能面而言的。【解答】取桌面为零势能面，小球的机械能守恒，在最高点时的机械能等于重力势能为小球下落过程中机械能守恒，落地时，根据机械能守恒定律，所以，整个过程机械能守恒，所以落地时机械能为。假设以地面为零势能参考平面，小球到达最高点时速度为零，动能为零，所以机械能为mgH。故答案为：mgH ； mgH。【分析】质量为m的物体在两极所受地球的引力等于其所受的重力，在赤道，万有引力和拉力的合力提供向心力；结合密度公式联立求解；近地卫星绕地球做匀速圆周运动时，物体所 受的万有引力提供向心力。解决此题的关键是知道

44、在地球的赤道和两极，重力与万有引力大小的关系，以及知道卫星绕地球做匀速圆周运动时，物体所受的万有引力等于向心力。【解答】在两极处 ，赤道处 一一，又因为地球的体积 -，解得-，假设给地球发射一颗近地卫星，万有引力充当向心力，即 一 ，又- ，联立解得 ，故答案为：；。【分析】质量为 的沙袋从静止开始下降做匀加速直线运动，根据下降的距离h和时间，由位移公式求出其加速度； 根据牛顿第二定律对 、 分别研究，得出 与a的关系式， 根据数学知识分析图线的斜率与截距的意义，求解两个沙袋的质量。此题是加速度不同的连接体问题，运用隔离法研究加速度，得到a与的关系式，再根据图线的数学意义求解两个沙袋的质量。【

45、解答】根据匀变速直线运动的位移时间公式得，-，解得 一根据牛顿第二定律得：对 及砝码：对 及砝码：联立解得： 根据数学知识得知：作图线，图线的斜率 ，图线的截距 。将k、b、m代入计算，解得，。故答案为： 一；。14. 【答案】；【解析】【分析】此题考查动量守恒定律的验证以及弹性势能的计算，要注意通过题意明确实验原理，能根据机械能守恒定律以及动量守恒定律分析对应的实验规律及误差情况。明确实验原理，通过机械能守恒定律进行分析可明确对应的仪器，并明根据机械能第25页，共30页守恒定律求解弹性势能；根据弹开过程前后的动量关系可明确验证动量守恒定律的表达式。【解答】由题意可知，弹簧的弹性势能转化为小球

46、的动能，那么由- 即可求得弹性势能；故应测量小球的质量 m以及通过光电门的速度 v,为了测量小球的速度，在做平抛 动的水平位移，压缩量以及时间和小球的直径均不需要测量；故B正确，ACD错误。应选：B；由 可知，-由-可得：平抛运动的时间-；根据水平方向上的匀速直线运动规律可知：即一故答案为：；-15. 【答案】长度【解析】【分析】很短的时间内，我们可以用这一段的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求得铁块的速度大小；根据滑动摩擦力的公式可以判断求动摩擦因数需要的物理量；明确游标卡尺的读数方法，注意在读游标时不需要估读；根据功能关系可知，物体的弹性势能全部转化为物体的内能，从而根据功能关系可求得弹簧

47、的弹性势能，根据摩擦力做功情况分析弹性势能与动能间的关系。此题涉及动摩擦因数的测量，知道应用动能定理解得动摩擦因数是解题的关键，主要考查学生对根本测量工具的使用，对实验原理、实验操作及误差分析的理解和掌握，注意 游标卡尺读数没有估计值。【解答】由动能定理可知，在 BC段摩擦力做的功等于滑块动能的变化量，有：-，由此可知还需要测量的物理量为BC间的长度；由于滑块经过光电门的时间很短，故可认为滑块在经过光电门的平均速度等于在光电门处的瞬时速度，有：故： ；游标卡尺主尺读数为，游标尺上第0个刻度与主尺上某一刻度对齐，所以最终读数为:假设滑块质量为m且弹簧到P点之间的水平面光滑，那么压缩弹簧的弹性势能

48、全部转化 为动能，但由于地面存在摩擦力做功， 故弹簧的弹性势能一定大于测出的物体在光电门 的动能；故答案为： 长度； ； 。16. 【答案】弹簧的劲度系数k；【解析】【分析】根据重力与弹簧的弹力平衡，借助于胡克定律，即可求解；同学运用弹簧的弹性势能转化为重力势能来测量形变量，而B同学那么是运用弹簧的弹性势能转化为动能，并借助于做平抛运动来算出初速度，从而即可求解。此题考查如何测量弹簧的形变量，并通过不同的实验去设计、测量，并处理数据，最后 数据误差分析，从而激发学生的学习兴趣.【解答】、B两位同学进行图甲所示的实验都进行形变量的测量，目的是为了确定弹簧的劲度系数；根据胡克定律，那么有：；同学实验中，根