高考物理一轮专题： 第24讲 实验：验证机械能守恒定律

1、高考物理一轮专题： 第24讲 实验：验证机械能守恒定律姓名:_ 班级:_ 成绩:_一、 填空题 (共4题；共20分)1. （7分） (2017高一下赣州期末) 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的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点，如图所示相邻计数点时间间隔为0.04s，P为纸带运动的起点，从P点到打下B点过程中物体重力势能的减少Ep=_J，在此过程中物体动能的增加量EK=_J（已知当地的重力加速度g=9.80m/s2 ， 答案保留三位有效数字）用V表示各计数点的速度，h表示各计数点到P点的距离，以 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出 h的

2、图线，若图线的斜率等于某个物理量的数值时，说明重物下落过程中机械能守恒，该物理量是_2. （4分） (2017高一下丰台期末) 用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示图中O点为起始点，对应重物的速度为零选取纸带上连续打出的点A、B、C、作为计数点，测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3 已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T实验中需要计算出从O点到F点的过程中，重物重力势能的减少量|Ep|=_，动能的增加量Ek=_3. （5分） (2016高一上同安期中) 用如

3、图1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的交流电和直流电两种重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即验证机械能守恒定律下面列举了该实验的几个操作步骤：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释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；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其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_（将其选项对应的字母填在横线处）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值如图2所示，根据

4、打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s0 ， 点AC间的距离为s1 ， 点CE间的距离为s2 ， 使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a=_在上述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动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测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_试用这些物理量和图2纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=_4. （4分） (2017高二下阿拉善盟期末) 在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m=1

5、kg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Ep=_J，此过程中物体动能的增加量Ek=_J由此可得到的结论是_（g=9.8m/s2 ， 保留三位有效数字）二、 实验探究题 (共10题；共51分)5. （3分） (2019高二下于都月考) “阿特伍德机”是物理学家乔治阿特伍德在1784年研制的一种验证运动定律的机械。其基本结构如图所示，在跨过定滑轮的轻绳两端系着质量均为M的物块A和B，质量为m的金属片C放置在物块B上（不粘连）.铁架台上固定一圆环，圆环在物块B的正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高

6、度差为h1. （1） 由静止释放物块A、B，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，此后，物块B继续下落。如果忽略一切阻力，物块B穿过圆环后做_直线运动。（填“匀速”“匀减速”或“匀加速”） （2） 由静止释放物块A、B，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，此后，物块B继续下落。如果忽略一切阻力，物块B穿过圆环后做_直线运动。（填“匀速”“匀减速”或“匀加速”） （3） 如果在实验误差允许的范围内，物块A、B和金属片C组成的系统，在下落h1高度的过程中，金属片C减少的重力势能等于系统增加的动能，即可验证该系统机械能守恒。测得物块B穿过圆环后下落h2高度所用时间为t，当地的重力加速度

7、为g。则该系统机械能守恒的表达式为_。 （4） 如果在实验误差允许的范围内，物块A、B和金属片C组成的系统，在下落h1高度的过程中，金属片C减少的重力势能等于系统增加的动能，即可验证该系统机械能守恒。测得物块B穿过圆环后下落h2高度所用时间为t，当地的重力加速度为g。则该系统机械能守恒的表达式为_。 （5） 改变静止释放物块A、B的初始位置，重复试验，记录各次的高度差h1，以及物块B穿过圆环后下落相同高度h2所用的时间t，以h1为纵轴，以_（填“ ”“ ”或“ ”）为横轴，若作出的图线为一条过原点的直线，则说明了系统的机械能守恒。 （6） 改变静止释放物块A、B的初始位置，重复试验，记录各次的

8、高度差h1，以及物块B穿过圆环后下落相同高度h2所用的时间t，以h1为纵轴，以_（填“ ”“ ”或“ ”）为横轴，若作出的图线为一条过原点的直线，则说明了系统的机械能守恒。 6. （4分） (2019高一下厦门期中) 某学习小组用图示的实验装置验证“机械能守恒定律”他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块（带遮光条）用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与钩码相连，每次滑块都从A处由静止释放 （1） 下列实验要求中不必要的一项是_（请填写选项前对应的字母） A . 应将气垫导轨调至水平B . 应使细线与气垫导轨平行C . 应使A位置与光电门B间的距离适当大些D . 应使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质

9、量（2） 实验时，已知滑块（带遮光条）的质量M，钩码质量m，A、B间的距离L，遮光条的宽度为d和遮光条通过光电门的时间为t，重力加速度为g，则满足的关系式_（用M、m、g、L、d、t表示）即可验证从A到B过程系统机械能守恒 7. （5分） (2019高三上安徽月考) 利用图1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

10、 . 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 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,重物的重力势能变化量Ep=-mghB，动能变化量Ek=（_）. （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v=gt计算重物速度B . 利用公式 计算重物速度C . 存在空气阻力和摩擦力阻力的影响D . 没有采用多次实验取平均值的方法8. （

11、8分） (2019静安模拟) 实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了两种方案：甲方案为让小车沿倾斜的木板下滑，然后测量相关物理量；乙方案为将小球用细长绳悬挂固定后，使小球摆动，然后测量相关物理量； （1） 你建议选择的方案是_（填“甲”或“乙”），理由是_。 （2） 你建议选择的方案是_（填“甲”或“乙”），理由是_。 （3） 若实验小组选用了乙方案，实验装置如图a所示。实验中，用于测量小球速度的传感器可选用_传感器。 （4） 若实验小组选用了乙方案，实验装置如图a所示。实验中，用于测量小球速度的传感器可选用_传感器。 （5） 实验前已测得D、C、B、A各点高度分别为0 m、0.05

12、0 m、0.100 m、0.150 m。某同学获得的实验数据如图b，分析表中数据发现：从B到C到D，机械能逐渐减小，其原因是_。 （6） 实验前已测得D、C、B、A各点高度分别为0 m、0.050 m、0.100 m、0.150 m。某同学获得的实验数据如图b，分析表中数据发现：从B到C到D，机械能逐渐减小，其原因是_。 （7） 表中A点的机械能数据明显偏小，其原因可能是摆锤的释放点_A点(选填“高于”、“低于”) （8） 表中A点的机械能数据明显偏小，其原因可能是摆锤的释放点_A点(选填“高于”、“低于”) 9. （5分） (2018高二上枞阳月考) 如图 所示为验证机械能守恒定律的实验装置

13、。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。 （1） 为完成实验，还需要的器材有_。 A . 米尺B . 直流电源C . 秒表D . 交流电源（2） 为完成实验，还需要的器材有_。 A . 米尺B . 直流电源C . 秒表D . 交流电源（3） 某同学用图 所示装置打出的一条纸带如图 所示，相邻两点之间的时间间隔为 ，根据纸带计算出打下 点时重物的速度大小为_; 。（结果保留三位有效数字） （4） 某同学用图 所示装置打出的一条纸带如图 所示，相邻两点之间的时间间隔为 ，根据纸带计算出打下 点时重物的速度大小为_; 。（结果保留三位有效数字） （5） 采用重物下落的

14、方法，根据公式 验证机械能守恒定律，要求重物的初速度为零，为验证和满足此要求，所选择的纸带第 、 点间的距离应接近_; 。 （6） 采用重物下落的方法，根据公式 验证机械能守恒定律，要求重物的初速度为零，为验证和满足此要求，所选择的纸带第 、 点间的距离应接近_; 。 （7） 该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出 图象如图 所示，则图线斜率的物理意义是_。 （8） 该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出 图象如图 所示，则图线斜率的物理意义是_。 10. （4分） (2018高二上台州月考) （1） 做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是

15、图中的_（填字母） （2） 做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的_（填字母） （3） 实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，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62.40cm、70.20cm、78.00cm、85.80cm。已知重锤的质量为2.00kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2。根据以上数据，可知重锤由O点运动到C点，重力势能的减少量等于_J，动能的增加量等于_J。（结果均取3位有效数字） （4） 实验中得到一

16、条点迹清晰的纸带如图所示，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62.40cm、70.20cm、78.00cm、85.80cm。已知重锤的质量为2.00kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2。根据以上数据，可知重锤由O点运动到C点，重力势能的减少量等于_J，动能的增加量等于_J。（结果均取3位有效数字） 11. （4分） (2019高一下辉南月考) 用如图甲所示的实验装置验证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

17、测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙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），所用电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图所示。已知m1=50g、m2=150g，则：(结果均保留两位有效数字) （1） 在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量Ek=_J， （2） 在纸带上打下计数点5时的速度v5=_m/s； （3） 系统重力势能的减少量Ep=_J；(取当地的重力加速度g=10m/s2) （4） 在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量Ek=_J， （5） 若某同学作出 v2-h图象如图丙所示，则当地的重力加速度g=_m/s2（6）

18、系统重力势能的减少量Ep=_J；(取当地的重力加速度g=10m/s2) （7） 若某同学作出 v2-h图象如图丙所示，则当地的重力加速度g=_m/s212. （3分） (2019高一下盐城期末) 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，可以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 . 速度变化量与势能变化量C . 速度变化量与高度变化量（2） 为验证机械能是否守恒，可以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 . 速度变化量与势能变化量C . 速度变化量与高度变化量（3） 大多数学生的实验结果显示，重力势能

19、的减少量大于动能的增加量，原因是_. A . 利用公式 计算重物速度B . 利用公式 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（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 计算重物速度B . 利用公式 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，测量它们到起始点O 的距离h，正确计算对应计数点的重物速度，描绘 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒. 请

20、你分析论证该同学的判断依据是否正确_. （6） 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，测量它们到起始点O 的距离h，正确计算对应计数点的重物速度，描绘 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒. 请你分析论证该同学的判断依据是否正确_. 13. （6分） (2019高一下玉溪期中) 如题所示的装置验证机械能守恒定律的实验中，已知重锤的质量为m=1kg，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g9.80 m/s2 ， 某同学选择了一条打下的理想的纸带，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

21、计数点，A、B、C、D各点到O点的距离如图，根据以上数据填空（注意所有计算结果均保留三位有效数字） （1） 打B点时的瞬时速度为_m/s （2） 打B点时的瞬时速度为_m/s （3） 从O点到B点重锤的动能的增加量为_J; （4） 从O点到B点重锤的动能的增加量为_J; （5） 从O点到B点重锤重力势能的减少量为_J； （6） 从O点到B点重锤重力势能的减少量为_J； （7） 对比增加的动能和减小的重力势能,实验结论是_（8） 对比增加的动能和减小的重力势能,实验结论是_14. （9分） (2019镇平模拟) 某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律 （1） 在本实验中需要测量的物理量有

22、 （_） A . 重物的质量B . 重力加速度C . 重物下落的高度D . 与重物下落高度所对应的瞬时速度（2） 在本实验中需要测量的物理量有 （_） A . 重物的质量B . 重力加速度C . 重物下落的高度D . 与重物下落高度所对应的瞬时速度（3） 下列器材中，实验中必须用到的有 （_） A . 打点计时器B . 重物C . 天平D . 毫米刻度尺E . 停表F . 小车G . 交流电源（4） 下列器材中，实验中必须用到的有 （_） A . 打点计时器B . 重物C . 天平D . 毫米刻度尺E . 停表F . 小车G . 交流电源（5） 请完成以下实验操作步骤： A准备实验器材；B将打点计时器竖直固定在铁架台上：C将重物连接在纸带上并穿过打点计时器；D接通电源，释放纸带；E取下纸带，重复上述实验多次；F_（6） 请完成以下实验操作步骤： A准备实验器材；B将打点计时器竖直固定在铁架台上：C将重物连接在纸带上并