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物理人教版 (2019)5 实验：验证机械能守恒定律课时练习
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这是一份物理人教版 (2019)5 实验：验证机械能守恒定律课时练习，共16页。试卷主要包含了5实验，00×kg，重力加速度g=9，10 0，10cm－1，7，应记作15等内容，欢迎下载使用。
1．在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，
（1）请按正确的实验顺序填写下列步骤：_____．
①开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”软件界面
②卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接入数据采集器
③摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处
④把光电门传感器放在大标尺盘最底端的D点，并以此作为零势能点．A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的默认值
⑤点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能
⑥依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据
（2）（多选题）除了以上实验步骤，该实验还需要测量的物理量有_________。
A．摆线的长度 B．摆锤的直径 C．摆锤的质量 D．摆锤下落的时间．
2．小明同学采用如图1所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验．
（1）除了图1装置中的器材之外，还必须从图2中选取实验器材，其名称是____；
（2）指出图1装置中不合理的地方（一处）________；
（3）小明同学得到了如图3的一条纸带，读出0、4两点间的距离为___cm；
（4）已知打点计时器的电源频率为50 Hz，打下计数点5时纸带速度的大小为___m/s（保留2位有效数字）．
3．甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验
（1）图1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_____________，乙同学需在图中选用的器材___________．（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2所示的两条纸带①和②．纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________.
4．（1）某同学根据平抛运动规律，利用图a的装置验证机械能守恒定律．
①物块P于A点由静止沿轨道滑下，并在末端B处水平抛出，落在水平地面C点．
②用刻度尺量出A点与桌面的高h，B点与地面的高H，B点正下方的D点与C点距离x．其中某次对x的测量结果如图b所示，x=________cm．
③若P的质量为m、重力加速度为g，根据测得的h、H、x写出P下滑到B点时，重力势能减少量的表达式_________，动能增量的表达式____________．
④若P的运动过程机械能守恒，则x2与h之间应满足关系式_______．
5．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，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，已知重力加速度为g。
(1)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端上
C．用天平测量出重锤的质量
D．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能
其中没有必要或操作不恰当的步骤是____（填写选项对应的字母）。
(2)如图所示是实验中得到一条纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A、B、C、D、E、F，量出各点与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，则在打E点时重锤的动能为____，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为_____。
(3)在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是__（填“大于”或“小于”）重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出(2)问中纸带各点对应的速度，分别记为v1至v6。并作vn2—hn图像，如图所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为___。
6．在验证机械能守恒定律的实验中，有位同学按以下步骤进行实验操作：
A．用天平称出重锤和夹子的质量
B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住且让手尽量靠近打点计时器
C．松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点纸带
D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点（或计时点），并计算出各点的速度值
E．测出各点到O点的距离，即得到重锤下落高度
F．计算出mghn和，看两者是否相等
在以上步骤中，不必要的步骤是____；有错误或不妥的步骤是___（填写代表字母）。
7．如图所示的装置可用来验证机械能守恒定律，摆锤A拴在长为L的轻绳一端，轻绳另一端固定在O点，在A上放一个质量很小的小铁块，现将摆锤拉起，使绳与竖直方向成θ角，由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而停止运动，之后铁块将飞离摆锤做平抛运动．
(1)为了验证摆锤在运动过程中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度．为了求出这一速度，还应测量的物理量有__________．
(2)用测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v＝__________．
(3)用已知的和测得的物理量表示摆锤在运动过程中机械能守恒的关系式为______．
8．利用自由落体运动可测量重力加速度．有两组同学分别利用下面甲，乙两种实验装置进行了实验，其中乙图中的M为可恢复簧片，M与触头接触，开始实验时需要手动敲击M断开电路，使电磁铁失去磁性释放第一个小球，当前一个小球撞击M时后一个小球被释放．
①下列说法正确的有__________
A．两种实验都必须使用交流电源
B．甲实验利用的是公式△x=gT2；乙实验利用的是公式h= gt2，所以都需要用秒表测量时间，用直尺测量距离
C．甲实验要先接通电源，后释放纸带；乙实验应在手动敲击M的同时按下秒表开始计时
D．这两个实验装置均可以用来验证机械能守恒定律
②图是用甲实验装置进行实验后选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A，B，C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，可以计算出重力加速度g=__________m/s2（结果保留两位有效数字）．
③用乙实验装置做实验，测得小球下落的高度H=1.200m，10个小球下落的总时间t=5.0s． 可求出重力加速度g=_______m/s2（结果保留两位有效数字）．
9．在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如下图所示．其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50Hz该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中(单位：cm)
（1）这五个数据中不符合有效数字读数要求的是___点读数．(填A、B、C、D或E)
（2）实验时，在释放重锤___（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．
（3）该实验中，为了求两点之间重锤的重力势能变化，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是：______
A．取当地的实际g值； B．根据打出的纸带，用Δs＝gT2求出；
C．近似取10m/s2即可； D．以上说法都不对．
（4）如O点到某计时点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为______．
（5）若重锤质量m=2.00×kg，重力加速度g=9.80m/，由图中给出的数据，可得出从O到打下D点，重锤重力势能的减少量为_____J，而动能的增加量为_______J(均保留3位有效数字)．
10．在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示．其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）．已知打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量为m，当地重力加速度g=9．80m/s2．
（1）这三组数据中不符合有效数字读数要求的是_______________；
（2）该同学用重锤取OB段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重锤重力势能的减小量为_________，接着从打点计时器打下的第一个点O数起，数到图中B点是打点计时器打下的第9个点，他用vB=gt计算跟B点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量为___________（均保留三位有效数字）．这样他发现重力势能的减小量__________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，造成这一错误的原因是 ．
11．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)．
（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是______ ,应记作_________cm．
（2）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_______，而动能的增加量为________，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量，原因是______________________________．
（3）另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为________，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量,原因是________________．
12．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下可供选择的实验器材：铁架台，电火花打点计时器，纸带，电源，秒表等．其中不必要的器材是_______，在实验数据处理时，得到重锤动能的增量总小于重锤势能的减少量，其原因可能是____________．
13．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为9.8m/s2，那么
(1)纸带的________(填“左”或“右”)端与重物相连；
(2)根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律；
(3)从O点到第(2)题中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________J，动能增加量ΔEk＝________J。(结果取三位有效数字)
14．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9.8m/s2，若重锤质量为1kg，则
①．打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=___m/s，重锤的动能EkB=____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，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是________________________________．
15．在《验证机械能守恒定律》实验中，实验装置如图所示。
(1)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点距起点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2，交流电的周期为T，当地重力加速度为g，则根据这些条件计算打C点时的速度表达式为：vc=_________________(用x1 、x2和T表示)
(2)根据实验原理，只要验证表达式_____________________________（用g、x0、x1 、x2和T表示）成立，就验证了机械能守恒定律。
(3)完成实验中发现，重锤减少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，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小则还需要测量的物理量是____________（写出名称）
参考答案
1．②①④③⑤⑥ BC
【分析】
摆锤摆动过程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在这个条件下得出结论：只有重力做功的情况下摆锤机械能守恒．实验前使标尺盘上的竖直线与摆线平行，能使得光电门的接收孔与测量点位于同一水平面内．
【详解】
（1）卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器，用来采集数据；再开启电源，运行软件；确定零势能点，然后输入相应的高度；开始点击“开始记录”，同时释放摆锤；更换光电门位置，重复实验；最后点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．
故答案为②①④③⑤⑥；
（2）根据实验原理可知，减小的重力势能转化为动能的增加．还需要测量摆锺的直径△d，及其质量m；故BC正确，AD错误；
故答案为（1）②①④③⑤⑥；（2）BC．
2．刻度尺 重锤离打点计时器太远 3.10 0.91～0.92
【详解】
（1）[1]应该选取一个测量点间距离的工具，游标卡尺与测微器虽然精确，但操作不方便，刻度尺即可；
（2）[2]不合理的是重物太低，应该将重物提高一些，提到计时器附近；
（3）[3]读出0、4两点间的距离为
4.10cm－1.00cm=3.10cm
（4）[4]打下计数点5时纸带速度的大小
v5==0.91m/s
3．（1）AB；BDE（2）①，2.5 m/s2()
【解析】
（1）“验证机械能守恒定律”实验，需要在竖直面上打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器AB；“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE
（2）纸带①中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
纸带②中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
根据逐差法可得纸带①的加速度大，大小为
【考点定位】“验证机械能守恒定律”实验；“探究加速度与力、质量的关系”实验
【方法技巧】此类实验，一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式，即做匀变速直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度和做匀变速直线运动过程中，在相等时间内走过的位移差是一个定值，即
4．20.47(20.46—20.50均可) mgh 或 或
【详解】
②[1]30.47 10.00=20.47cm；
③[2][3]重力势能减少量的表达式mgh；根据平抛运动，竖直方向
水平方向
因此到达B点的动能
④[4]若满足机械能守恒，则
整理得
5．BCD mgh5 大于 m（g－）
【详解】
(1)[1]打点计时器利用的是交流电的周期性变化来改变电路的工作状态，从而实现打点计时。因此打点计时器要接到电源的交流输出端上；故B错误；
本实验只需要验证,即
两边消掉质量m，则并不需要测量质量，故C不需要；
试验中需要先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，故D错误。
故选BCD。
(2)[2][3]根据匀变速直线运动时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度
则在E点的动能为
在打O点到E点的过程中，物体下落的高度为h5，这段时间内重力势能的减少量为
(3)[4][5]根据动能定理可知，物体动能的变化量等于物体所受各外力所做功的代数和。本实验中，物体下落过程中，除了重力外，还有摩擦力做功。动能增量等于重力的功和摩擦力的功的代数和。由于摩擦力做负功，故而重力势能的减少量大于动能增加量；
则
解得
f=m（g－）
6．A BCDF
【详解】
[1][2]AF．比较mgh、的大小关系，m可约去，即比较gh、，所以实验不需要用天平，故A项不必要，F项不妥；
B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，让纸带下端尽量靠近打点计时器，以便测出更多的数据，以减小误差，故B错误；
C．应该先接通电源，后松开纸带，故C错误；
D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下第一个打下的点O，在纸带中间处选择几个连续计数点，不要离计数点较近，以便减小测量误差，故D错误；
E．测出各点到O点的距离，即得到重锤下落高度，故E项正确。
综上，不必要的步骤是A，有错误或不妥的步骤是BCDF。
7．遇到挡板之后铁片的水平位移s和坚直下落高度h
【详解】
①铁片在最低点飞出时做平抛运动,平抛的初速度即为铁片在最低点的速度,
根据平抛运动规律可以知道因此要想求出平抛的初速度,应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h.
②根据铁片做平抛运动有: 联立得出:
③下落到最低点过程中,摆锤重力势能的减小量等于其重力做功,因此有:
动能的增量为: ，根据得机械能守恒的关系式为
8．CD； 9.5； 9.6；
【解析】
【详解】
①[1]．甲图利用的打点计时器，需用交流电源；乙图利用的电磁铁，应通直流电，故选项A错误；甲图的时间间隔由交流电的频率可以得出，不需用秒表测量，故选项B错误；甲实验中使用打点计时器，应先通电再释放，乙图中用手撞击M的同时按下秒表计时，记录的是从第一个小球开始下落到最后一个小球撞击M的总时间，故选项C正确；甲实验可以验证机械能守恒定律；乙实验中可以测量小球下落的高度h，根据测得的小球下落时间t，由可以求得小球撞击M时的速度，从而验证mgh和的关系，从而验证机械能守恒定律，故选项D正确
②[2]．由题意知
由可知
③[3]．由题意可知一个小球下落的时间为，由可知
．
9．B 之前 A 0.380 0.376
【详解】
（1）[1]其他都是小数点后两位，只有12.4是小数点后1位，B不符合；
（2）[2]在做实验时，先打开打点计时器，再放手重锤；
（3）[3]重力势能是根据mgh测出的这里的g应取当地重力加速度；
（4）[4]等式应是，另外两边的质量可以消去就成了
（5）[5][6]重力势能的减小量
打D点的速度就是CE段的平均速度，
即
动能的增加量
10．（1）OC；（2）1.22m，1.23m，小于，实际测得的高度比自由落体对应下落的高度小
【详解】
（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位．
这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段：15.7，应记作15.70cm．
故答案为OC．
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
由题目中要求可知
发现重力势能得减少量小于动能得增加量，可能是测量得高度比实际高度小
11．15.7 15.70 1.22m 1.20m 大于 有空气阻力和摩擦 1.23 m 小于 重锤实际下落加速度小于g，而用重力加速度g计算将重锤速度算大了
【详解】
（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位．这三个数据中不符合有效数字读数要求的是15.7，应记作15.70cm．
（2）重力势能的减小量等于重力做功，故有：，
根据匀变速直线运动规律，B点的速度为：，
所以动能的增量为：
由于重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，因此系统重力势能的减小量大于动能的增加量．
（3）v是按照自由落体计算的， 则物体动能的增加量为，势能的减少量将小于动能的增加量，因为速度是按照自由落体计算的，实际物体的运动不是自由落体，存在摩擦阻力，走相同位移需要的时间更多，因此速度计算偏大
12．秒表 由于摩擦阻力、振针阻力、空气阻力等原因
【详解】
在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．由于小球下落过程中，受到摩擦阻力、振针阻力、空气阻力等作用，因此重力势能没有全部转为动能，一部分被克服阻力做功消耗掉了
13．左 B 1.89 1.70
【解析】
【详解】
(1)[1]重物做加速运动，纸带在相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连；
(2)[2]根据图上所得的数据，应取图中点到点来验证机械能守恒定律；
(3)[3][4]从点到点的过程中，重力势能的减小量
点的速度
，
则动能的增加量
14．1.175 0.6903 0.6909 在误差范围内，重锤机械能守恒
【详解】
①[1][2]每两个计数点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为0.04s．利用匀变速直线运动的推论得
②[3]重力势能减小量
③[4]通过以上计算可知，动能的增量和重力势能的减小量基本相等，因此在误差范围内，重锤机械能守恒。
15． 重物质量
【详解】
（1）[1]C点为AE间的平均时刻，根据平均时刻的瞬时速度等于平均速度可知
（2）[2]C点的动能为
重力势能的减小量为
由机械能守恒可知
（3）[3]设阻力大小为f，则由能量守恒定律可得
可见要测量阻力f，还需要测量的物理量是重物质量m．
【点睛】
本题难度较小，本实验中求解动能大小是根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度求解的，在实验过程中由于有阻力作用，重力势能的减小量一般大于动能的增大量。
1．在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，
（1）请按正确的实验顺序填写下列步骤：_____．
①开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”软件界面
②卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接入数据采集器
③摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处
④把光电门传感器放在大标尺盘最底端的D点，并以此作为零势能点．A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的默认值
⑤点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能
⑥依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据
（2）（多选题）除了以上实验步骤，该实验还需要测量的物理量有_________。
A．摆线的长度 B．摆锤的直径 C．摆锤的质量 D．摆锤下落的时间．
2．小明同学采用如图1所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验．
（1）除了图1装置中的器材之外，还必须从图2中选取实验器材，其名称是____；
（2）指出图1装置中不合理的地方（一处）________；
（3）小明同学得到了如图3的一条纸带，读出0、4两点间的距离为___cm；
（4）已知打点计时器的电源频率为50 Hz，打下计数点5时纸带速度的大小为___m/s（保留2位有效数字）．
3．甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验
（1）图1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_____________，乙同学需在图中选用的器材___________．（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2所示的两条纸带①和②．纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________.
4．（1）某同学根据平抛运动规律，利用图a的装置验证机械能守恒定律．
①物块P于A点由静止沿轨道滑下，并在末端B处水平抛出，落在水平地面C点．
②用刻度尺量出A点与桌面的高h，B点与地面的高H，B点正下方的D点与C点距离x．其中某次对x的测量结果如图b所示，x=________cm．
③若P的质量为m、重力加速度为g，根据测得的h、H、x写出P下滑到B点时，重力势能减少量的表达式_________，动能增量的表达式____________．
④若P的运动过程机械能守恒，则x2与h之间应满足关系式_______．
5．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，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，已知重力加速度为g。
(1)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端上
C．用天平测量出重锤的质量
D．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能
其中没有必要或操作不恰当的步骤是____（填写选项对应的字母）。
(2)如图所示是实验中得到一条纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A、B、C、D、E、F，量出各点与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，则在打E点时重锤的动能为____，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为_____。
(3)在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是__（填“大于”或“小于”）重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出(2)问中纸带各点对应的速度，分别记为v1至v6。并作vn2—hn图像，如图所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为___。
6．在验证机械能守恒定律的实验中，有位同学按以下步骤进行实验操作：
A．用天平称出重锤和夹子的质量
B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住且让手尽量靠近打点计时器
C．松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点纸带
D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点（或计时点），并计算出各点的速度值
E．测出各点到O点的距离，即得到重锤下落高度
F．计算出mghn和，看两者是否相等
在以上步骤中，不必要的步骤是____；有错误或不妥的步骤是___（填写代表字母）。
7．如图所示的装置可用来验证机械能守恒定律，摆锤A拴在长为L的轻绳一端，轻绳另一端固定在O点，在A上放一个质量很小的小铁块，现将摆锤拉起，使绳与竖直方向成θ角，由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而停止运动，之后铁块将飞离摆锤做平抛运动．
(1)为了验证摆锤在运动过程中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度．为了求出这一速度，还应测量的物理量有__________．
(2)用测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v＝__________．
(3)用已知的和测得的物理量表示摆锤在运动过程中机械能守恒的关系式为______．
8．利用自由落体运动可测量重力加速度．有两组同学分别利用下面甲，乙两种实验装置进行了实验，其中乙图中的M为可恢复簧片，M与触头接触，开始实验时需要手动敲击M断开电路，使电磁铁失去磁性释放第一个小球，当前一个小球撞击M时后一个小球被释放．
①下列说法正确的有__________
A．两种实验都必须使用交流电源
B．甲实验利用的是公式△x=gT2；乙实验利用的是公式h= gt2，所以都需要用秒表测量时间，用直尺测量距离
C．甲实验要先接通电源，后释放纸带；乙实验应在手动敲击M的同时按下秒表开始计时
D．这两个实验装置均可以用来验证机械能守恒定律
②图是用甲实验装置进行实验后选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A，B，C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，可以计算出重力加速度g=__________m/s2（结果保留两位有效数字）．
③用乙实验装置做实验，测得小球下落的高度H=1.200m，10个小球下落的总时间t=5.0s． 可求出重力加速度g=_______m/s2（结果保留两位有效数字）．
9．在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如下图所示．其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50Hz该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中(单位：cm)
（1）这五个数据中不符合有效数字读数要求的是___点读数．(填A、B、C、D或E)
（2）实验时，在释放重锤___（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．
（3）该实验中，为了求两点之间重锤的重力势能变化，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是：______
A．取当地的实际g值； B．根据打出的纸带，用Δs＝gT2求出；
C．近似取10m/s2即可； D．以上说法都不对．
（4）如O点到某计时点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为______．
（5）若重锤质量m=2.00×kg，重力加速度g=9.80m/，由图中给出的数据，可得出从O到打下D点，重锤重力势能的减少量为_____J，而动能的增加量为_______J(均保留3位有效数字)．
10．在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示．其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）．已知打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量为m，当地重力加速度g=9．80m/s2．
（1）这三组数据中不符合有效数字读数要求的是_______________；
（2）该同学用重锤取OB段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重锤重力势能的减小量为_________，接着从打点计时器打下的第一个点O数起，数到图中B点是打点计时器打下的第9个点，他用vB=gt计算跟B点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量为___________（均保留三位有效数字）．这样他发现重力势能的减小量__________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，造成这一错误的原因是 ．
11．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)．
（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是______ ,应记作_________cm．
（2）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_______，而动能的增加量为________，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量，原因是______________________________．
（3）另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为________，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量,原因是________________．
12．在“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下可供选择的实验器材：铁架台，电火花打点计时器，纸带，电源，秒表等．其中不必要的器材是_______，在实验数据处理时，得到重锤动能的增量总小于重锤势能的减少量，其原因可能是____________．
13．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为9.8m/s2，那么
(1)纸带的________(填“左”或“右”)端与重物相连；
(2)根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律；
(3)从O点到第(2)题中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________J，动能增加量ΔEk＝________J。(结果取三位有效数字)
14．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9.8m/s2，若重锤质量为1kg，则
①．打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=___m/s，重锤的动能EkB=____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，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是________________________________．
15．在《验证机械能守恒定律》实验中，实验装置如图所示。
(1)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点距起点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2，交流电的周期为T，当地重力加速度为g，则根据这些条件计算打C点时的速度表达式为：vc=_________________(用x1 、x2和T表示)
(2)根据实验原理，只要验证表达式_____________________________（用g、x0、x1 、x2和T表示）成立，就验证了机械能守恒定律。
(3)完成实验中发现，重锤减少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，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小则还需要测量的物理量是____________（写出名称）
参考答案
1．②①④③⑤⑥ BC
【分析】
摆锤摆动过程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在这个条件下得出结论：只有重力做功的情况下摆锤机械能守恒．实验前使标尺盘上的竖直线与摆线平行，能使得光电门的接收孔与测量点位于同一水平面内．
【详解】
（1）卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器，用来采集数据；再开启电源，运行软件；确定零势能点，然后输入相应的高度；开始点击“开始记录”，同时释放摆锤；更换光电门位置，重复实验；最后点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．
故答案为②①④③⑤⑥；
（2）根据实验原理可知，减小的重力势能转化为动能的增加．还需要测量摆锺的直径△d，及其质量m；故BC正确，AD错误；
故答案为（1）②①④③⑤⑥；（2）BC．
2．刻度尺 重锤离打点计时器太远 3.10 0.91～0.92
【详解】
（1）[1]应该选取一个测量点间距离的工具，游标卡尺与测微器虽然精确，但操作不方便，刻度尺即可；
（2）[2]不合理的是重物太低，应该将重物提高一些，提到计时器附近；
（3）[3]读出0、4两点间的距离为
4.10cm－1.00cm=3.10cm
（4）[4]打下计数点5时纸带速度的大小
v5==0.91m/s
3．（1）AB；BDE（2）①，2.5 m/s2()
【解析】
（1）“验证机械能守恒定律”实验，需要在竖直面上打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器AB；“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE
（2）纸带①中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
纸带②中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
根据逐差法可得纸带①的加速度大，大小为
【考点定位】“验证机械能守恒定律”实验；“探究加速度与力、质量的关系”实验
【方法技巧】此类实验，一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式，即做匀变速直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度和做匀变速直线运动过程中，在相等时间内走过的位移差是一个定值，即
4．20.47(20.46—20.50均可) mgh 或 或
【详解】
②[1]30.47 10.00=20.47cm；
③[2][3]重力势能减少量的表达式mgh；根据平抛运动，竖直方向
水平方向
因此到达B点的动能
④[4]若满足机械能守恒，则
整理得
5．BCD mgh5 大于 m（g－）
【详解】
(1)[1]打点计时器利用的是交流电的周期性变化来改变电路的工作状态，从而实现打点计时。因此打点计时器要接到电源的交流输出端上；故B错误；
本实验只需要验证,即
两边消掉质量m，则并不需要测量质量，故C不需要；
试验中需要先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，故D错误。
故选BCD。
(2)[2][3]根据匀变速直线运动时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度
则在E点的动能为
在打O点到E点的过程中，物体下落的高度为h5，这段时间内重力势能的减少量为
(3)[4][5]根据动能定理可知，物体动能的变化量等于物体所受各外力所做功的代数和。本实验中，物体下落过程中，除了重力外，还有摩擦力做功。动能增量等于重力的功和摩擦力的功的代数和。由于摩擦力做负功，故而重力势能的减少量大于动能增加量；
则
解得
f=m（g－）
6．A BCDF
【详解】
[1][2]AF．比较mgh、的大小关系，m可约去，即比较gh、，所以实验不需要用天平，故A项不必要，F项不妥；
B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，让纸带下端尽量靠近打点计时器，以便测出更多的数据，以减小误差，故B错误；
C．应该先接通电源，后松开纸带，故C错误；
D．取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下第一个打下的点O，在纸带中间处选择几个连续计数点，不要离计数点较近，以便减小测量误差，故D错误；
E．测出各点到O点的距离，即得到重锤下落高度，故E项正确。
综上，不必要的步骤是A，有错误或不妥的步骤是BCDF。
7．遇到挡板之后铁片的水平位移s和坚直下落高度h
【详解】
①铁片在最低点飞出时做平抛运动,平抛的初速度即为铁片在最低点的速度,
根据平抛运动规律可以知道因此要想求出平抛的初速度,应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落高度h.
②根据铁片做平抛运动有: 联立得出:
③下落到最低点过程中,摆锤重力势能的减小量等于其重力做功,因此有:
动能的增量为: ，根据得机械能守恒的关系式为
8．CD； 9.5； 9.6；
【解析】
【详解】
①[1]．甲图利用的打点计时器，需用交流电源；乙图利用的电磁铁，应通直流电，故选项A错误；甲图的时间间隔由交流电的频率可以得出，不需用秒表测量，故选项B错误；甲实验中使用打点计时器，应先通电再释放，乙图中用手撞击M的同时按下秒表计时，记录的是从第一个小球开始下落到最后一个小球撞击M的总时间，故选项C正确；甲实验可以验证机械能守恒定律；乙实验中可以测量小球下落的高度h，根据测得的小球下落时间t，由可以求得小球撞击M时的速度，从而验证mgh和的关系，从而验证机械能守恒定律，故选项D正确
②[2]．由题意知
由可知
③[3]．由题意可知一个小球下落的时间为，由可知
．
9．B 之前 A 0.380 0.376
【详解】
（1）[1]其他都是小数点后两位，只有12.4是小数点后1位，B不符合；
（2）[2]在做实验时，先打开打点计时器，再放手重锤；
（3）[3]重力势能是根据mgh测出的这里的g应取当地重力加速度；
（4）[4]等式应是，另外两边的质量可以消去就成了
（5）[5][6]重力势能的减小量
打D点的速度就是CE段的平均速度，
即
动能的增加量
10．（1）OC；（2）1.22m，1.23m，小于，实际测得的高度比自由落体对应下落的高度小
【详解】
（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位．
这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段：15.7，应记作15.70cm．
故答案为OC．
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
由题目中要求可知
发现重力势能得减少量小于动能得增加量，可能是测量得高度比实际高度小
11．15.7 15.70 1.22m 1.20m 大于 有空气阻力和摩擦 1.23 m 小于 重锤实际下落加速度小于g，而用重力加速度g计算将重锤速度算大了
【详解】
（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位．这三个数据中不符合有效数字读数要求的是15.7，应记作15.70cm．
（2）重力势能的减小量等于重力做功，故有：，
根据匀变速直线运动规律，B点的速度为：，
所以动能的增量为：
由于重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，因此系统重力势能的减小量大于动能的增加量．
（3）v是按照自由落体计算的， 则物体动能的增加量为，势能的减少量将小于动能的增加量，因为速度是按照自由落体计算的，实际物体的运动不是自由落体，存在摩擦阻力，走相同位移需要的时间更多，因此速度计算偏大
12．秒表 由于摩擦阻力、振针阻力、空气阻力等原因
【详解】
在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表．由于小球下落过程中，受到摩擦阻力、振针阻力、空气阻力等作用，因此重力势能没有全部转为动能，一部分被克服阻力做功消耗掉了
13．左 B 1.89 1.70
【解析】
【详解】
(1)[1]重物做加速运动，纸带在相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连；
(2)[2]根据图上所得的数据，应取图中点到点来验证机械能守恒定律；
(3)[3][4]从点到点的过程中，重力势能的减小量
点的速度
，
则动能的增加量
14．1.175 0.6903 0.6909 在误差范围内，重锤机械能守恒
【详解】
①[1][2]每两个计数点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为0.04s．利用匀变速直线运动的推论得
②[3]重力势能减小量
③[4]通过以上计算可知，动能的增量和重力势能的减小量基本相等，因此在误差范围内，重锤机械能守恒。
15． 重物质量
【详解】
（1）[1]C点为AE间的平均时刻，根据平均时刻的瞬时速度等于平均速度可知
（2）[2]C点的动能为
重力势能的减小量为
由机械能守恒可知
（3）[3]设阻力大小为f，则由能量守恒定律可得
可见要测量阻力f，还需要测量的物理量是重物质量m．
【点睛】
本题难度较小，本实验中求解动能大小是根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度求解的，在实验过程中由于有阻力作用，重力势能的减小量一般大于动能的增大量。
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