验证机械能守恒定律习题(含复习资料)

验证机械能守恒定律习题（含答案）

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

少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余

的或错误的有（）

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

I）.接通电源，待打点稳定后释放纸带

E、用秒表测出重物下落的时间

解析：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量和

动能增加量2之间的大小关系，若机械能守恒，则有=2成立，两边都有质

量，可约去，即验证=v2成立即可，故无需测质量，A选项多余,对E选项,

测速度时:用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔,

无需用秒表测量，因此E选项也多余.

答案：

2.（安徽高考）利用图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=计算

出瞬时速度v.

b.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过丫=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

邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度V,并通过h=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，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）

解析：重物下落过程中，由于纸带与打点计时器的阻碍作用，其加速度

要小于重力加速度g,故不可用a、b、c方案中的公式来求解.

答案：d

O-

3.某同学利16.14cm

所

18.66cm

用竖直上抛小o-

21.16cm

球的频闪照片

验证机械能守23.68cm

恒定律.频闪

26.18cm

仪每隔0.05s

闪光一次，图

中所标数据为

t2t3t4t5

实际距离，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9.8

m2,小球质量

m=0.2,计

算结果保留三

位有效数字):

时刻

速度()4.994.483.98

(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=;

(2)从t2到t5时间内，重力势能增量△=J,动能减少量△=J;

(3)在误差允许的范围内，若△与△近似相等，从而验证了机械能守恒

定律.由上述计算得△△(选填，或“=”),造成这种结果的主要

原因是

解析：(l)t5时刻小球的速度v5=X10-2m=3.48m;(2)从t2到t5

时间内，重力势能增量△=25=0.2X9.8义(23.68+21.16+18.66)X10-

2J=1.24J,动能减少量4=一=1.28］；(3)4〈4,造成这种结果的主要

原因是存在空气阻力.

答案：(1)3.48(2)1.24;1.28(3)<;存在空气阻力

4.如图所示，两个质量各为ml和m2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ml>m2,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.(在横线上填入选项前的编号)

①物块的质量ml.m2

②物块A下落的距离与下落这段距离所用的时间

③物块B上升的距离与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

以上建议中确实对提高准确程度有作用的是.（在横线上填入选项前的

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：.

解析：（1）通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证

系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A、降的距离一定

等于B上升的距离;A、B的速度大小总是相等的，故②、③只测其中之一即

可，不需要测量绳子的长度.

（2）如果绳子质量不能忽略，则A.B组成的系统势能将有一部分转化为

绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差;若物块摇摆，则两物块

的速度有差别，为计算系统的动能带来误差;两物块质量相差较小时，摩擦

等阻力做功占两物块的机械能的比例增大，误差增大，故无需减小两物块

的质量差.

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，，；等等

5.如图所示，是用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置，请回答

下列问题：

（1）从下列器材中选出实验所必需的，其编号为.

A、打点计时器（含纸带）；B、重锤；

C.天平；D.毫米刻度尺；

E、秒表.

⑵实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力,

使重锤获得的动能往往它所减小的重力势能（填“大于”、“小于”或“等于"）.

（3）如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2—h图线

是一条通过坐标原点的倾斜直线，该直线的斜率是.

解析：（1）验证机械能守恒定律时，只需验证v2与近似相等，故无需测

量重锤质量，用打点计时器可以测量重锤下落高度即下落的时间，故无需

秒表，故正确的为A、B、D、

（2）由于重锤下落过程中有部分重力势能转化为克服摩擦力做功而产生

的热，故重锤获得的动能稍小于减小的重力势能.

（3）由v2=可知，以v2为纵轴，h为横轴，所绘图线的斜率为重力加速

度g.

答案：（1）（2）小于（3）重力加速度

6.如图所示是“用实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置，完成下

列有关问题：

（1）本实验中，采用的传感器是（填写传感器名）.

（2）本实验

中，先选取

零势能面再

进行实验，

则零势能面重力势能（10—机械能(10—

位置的选取2J）2J)

对验证摆锤

动能与重力

势能之和为

常数影响（选

填“有”或

“无”）.

（3）每次都准

确从同一位

置静止释放

摆锤，改变

传感器安装

的高度，以

同一零势能

面测得四个

不同位置的

重力势能和

动能的数据.

动能（10-

2J）

0.007.507.50

2.465.007.46

4.912.507.41

7.340.007.34

分析实验数据可以发现，动能与势能之和（机械能）随测量位置的不同而

不断减小，其可能的原因是：.

解析：（1）利用光电门可测量挡光时间，再测量摆锤的直径，即可求出

摆锤的速度.

⑵验证机械能守恒定律时，可以通过比较重力势能的减少量与动能的

增加量是否相等来判断机械能是否守恒，故与零势能面的选取无关.

(3)由于摆锤运动过程中受到阻力，阻力做负功，使摆锤的机械能减小.

答案：(1)光电门(2)无(3)摆锤在摆动过程中存在一定的阻力

7.在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50,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上的读

数如图所示(图中。点是打点计时器打出的开始下落的第1个点，A、B、C、

D、E、F分别是每打两个点取出的计数点)根据纸带计算：

(1)重锤下落到打B点、E点时的速度；

(2)若重锤的质量为m,则重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势

能是多少？重锤增加的动能为多少？

(3)若重锤质量为m,求重锤下落高度的过程中重力势能减少多少？重

锤的动能增加多少？(当地重力加速度为9.8m2)

解：(1)=195.0-125.0=70.0=0.0700m

=280.5-195.0=85.5=0.0855m

=498.0-381.5=116.5=0.1165m

=630.0-498.0=132.0=0.1320m

=(+)/2T

=(0.0700+0.0855)/(2X0.04)=1.944m

=(+)/2T

=(0.1165+0.1320)/(2X0.04)=3.106m.

(2)重锤从开始下落到打B点时：

减少的重力势能为△减==9.8X0.195ni=1.91ni(J)

增加的动能为:A增==mX(1.944)2=1.89m(J).

(3)重锤下落高度时减少的重力势能为△减==9.8X(0.4980-0.195

0)m=2.969m(J)

增加的动能:△增=-=mX(3.106)2-mX(1.944)2=2.934m(J).

8.（2011海

南高考）现要

通过实验验

证机械能守

恒定律.实

验装置如图

甲所示：水

平桌面上固

定一倾斜的

气垫导轨;导

轨上A、处有

12345

一带长方形

遮光片的滑

块，其总质

量为M,左

端由跨过轻

质光滑定滑

轮的细绳与

一质量为m

的祛码相连；

遮光片两条

长边与导轨

垂直;导轨上

B点有一光

电门，可以

测量遮光片

经过光电门

时的挡光时

间t.用d表

示A、到导轨

底端C点的

距离，h表示

A、C的高度

差，b表示遮

光片的宽度，

s表小A、B

两点间的距

离，将遮光

片通过光电

门的平均速

度看作滑块

通过B点时

的瞬时速度.

用g表示重

力加速度.

完成下列填

空和作图：

(1)若将滑块

自A点由静

止释放，则

在滑块从A

运动至B的

过程中，滑

块、遮光片与

祛码组成的

系统重力势

能的减小量

可表示为，

动能的增加

量可表示

为.若在运

动过程中机

械能守恒，

与s的关系

式为=.

(2)多次改变

光电门的位

置，每次均

令滑块自同

一点(A点)

下滑，测量

相应的S与t

值.如果如下

表乙所示：

s(m)