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人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律同步达标检测题
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律同步达标检测题，共22页。试卷主要包含了5实验，76 cm，FG的距离是3，49J； 0，8×0等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册
8.5实验：验证机械能守恒定律 课时作业15（含解析）
1．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
A． B． C． D．
(1)纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示，其中操作最规范的是________.
(2)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．为完成此实验，除了所给的器材，从下图还必须选取的实验器材是_______．(填字母代号)
(3)若实验中所用重锤的质量为m，某次实验打出的一条纸带如图所示．在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，量得相邻点间的距离分别为S1、S2、 S3、 S4，当地的重力加速度为g.本实验所用电源的频率为f.从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量ΔEp=_____________，重锤动能增加量ΔEk=____________________．在误差允许的范围内，通过比较就可以验证重物下落过程中机械能是否守恒．
2．利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验.
(1)为验证机械能是否守恒,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)在实验中,已知重物质量,在纸带上打出一系列的点,如图所示(打点间隔为),,纸带上所标数据单位,其中点与下一点之间距离为,那么从打点到打点的过程中：
①重物的重力势能变化量_________,动能变化量____________(结果保留两位有效数字)
②有一位学生的实验结果显示,重力势能的减少量小于动能的增加量,原因是:________
A．重物下落时受到的阻力过大
B．在计算中误将取
C．重物的质量测量错误
D．交流电源的频率小于
(3)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,测量它们到起始点的距离,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_____________
3．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0、1、2、3、4、…、n，则：
（1）如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为________、________、________，必须计算出的物理量为________、________，验证的表达式为________________.
（2）下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母).
A．将打点计时器竖直安装在铁架台上.
B．先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落.
C．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验.
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带.
E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…、hn，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn.
F.分别算出mv和mghn，在实验误差范围内看是否相等.
4．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50 Hz.
(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
(2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．
①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．
A．OA、OB和OG的长度
B．OE、DE和EF的长度
C．BD、BF和EG的长度
D．AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76 cm，FG的距离是3.71 cm，则可得当地的重力加速度是________ m/s2.(计算结果保留三位有效数字)
5．某同学用气垫导轨验证机械能守恒定律，在气垫导轨的滑块上装上一个挡光片和一个方盒，测得滑块、方盒及挡光片的总质量为M，气垫导轨的右端固定一个定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，每个钩码的质量为m，当地重力加速度为g，（桌面足够高）
（1）现用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图所示，则宽度d=_________mm；
（2）实验前先调节气垫导轨水平，方法是：取下砝码，接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，若滑块放在气垫导轨上任意位置都能_____________，则导轨水平
（3）先挂上6个钩码，将滑块由某一固定位置由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为____________（用题中所给字母表示）．
（4）每次将1个钩码移放到滑块上的方盒中，滑块均由同一位置由静止释放，重复实验，记录每次悬挂钩码的个数n及挡光片通过光电门的时间t，在坐标纸上作出图像，如图所示，要验证机械能守恒，还需要测量的物理量是______________，设此物理量的测量值为x，要验证机械能守恒，在误差允许的范围内，作出的图像斜率k=_______________．
6．在“验证机械能守恒定律”的实验中，一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下，用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程，如图所示，测得B、C、D、E到A的距离分别为，已知相机的频闪频率为f，重力加速度为．
（1）滑块经过位置D时的速度=__________．
（2）选取A为位移起点，根据实验数据作出图线，若图线斜率k=_______，则小球下滑过程机械能守恒．
（3）若改变斜面倾角进行实验，请写出斜面倾角大小对实验误差的影响．_______________________．
7．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．
对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______．
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有______．
A.OA、AD和EG的长度
B、OC、BC和CD的长度
C.BD、CF和EG的长度
D、AC、BD和EG的长度
8．某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。
(1)实验中根据打点计时器打出的纸带，下列物理量中，不利用公式计算就能直接得到的是________
A．时间间隔 B．速度 C．加速度
(2)他进行了如下操作，其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________
A．按照图示的装置安装器材
B．将打点计时器连接到交流电源上
C．用天平测出重物的质量
D．将连有重物的纸带穿过打点计时器的限位孔
E.先释放纸带，后接通电源
(3)该同学用如图1所示的实验装置做验证机械能守恒定律的实验。实验时让重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点。已知纸带上相邻两个点的时间间隔为T，当地的重力加速度g，测出所用重物的质量为m。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，把第一个点记作O，另选连续的3个点A、B、C作为测量的点。经测量知道OA=h1、OB=h2、OC=h3.根据以上数据可以算出由O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量等于________，动能的增加量等于________（用题中所给字母表示）
(4)在用图所示装置做验证机械能守恒定律实验时，发现重物减少的重力势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是________
A．选用的重物质量太大
B．重物的质量测量不准确
C．摩擦阻力和空气阻力的影响
D．处理纸带时实验数据测量不准确
(5)实验中该同学进行拓展研究，若不计阻力，让重物从离地面高为h0处自由下落，该同学尝试画出了重物距离地面的高度h与速度v的关系图像。下列四个图中，能正确表示重物距离地面的高度h与速度v的关系的是_______
9．某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律，器材为：铁架台，约50cm的不可伸长的细线，带孔的小铁球，光电门和计时器（可以记录挡光的时间），量角器，刻度尺，游标卡尺。
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g，再将细线穿过小铁球，悬挂在铁架台的横杆上，在小铁球运动轨迹的最低点安装好光电门。将小铁球拉离竖直方向一定夹角后从静止释放，小铁球通过光电门的时间是t。依次测量摆线的长度、摆线与竖直方向的夹角θ及小铁球的直径d。
(1)用20分度游标卡尺测量小铁球直径d，刻度线如图乙所示，则d＝____cm。
(2)某次实验测得小铁球通过光电门时记录的时间t =5.125×10－3s，由此得小铁球通过光电门的速度为_______m/s（保留2位有效数字）。
(3)若______等式在误差范围内成立，则验证了机械能守恒。（用题中物理量符号表示）
10．某活动小组利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。将气垫导轨调节水平后在上面放上A、B两个光电门，滑块通过一根细线与小盘相连。测得小盘和砝码的总质量m，质量为M的滑块上固定的挡光片宽度为d。实验中，静止释放滑块后测得滑块通过光电门A的时间为△tA，通过光电门B的时间为△tB。
（1）实验中，该同学还需要测量_________；
（2）实验测得的这些物理量若满足表达式_____，即可验证系统机械能守恒定律。（用实验中所测物理量相应字母表示）
11．某同学用图甲所示装置验证机械能守恒定律．通过控制电磁铁使小铁球从P点自由下落，并调整光电门Q的位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束，若小铁球下落过程中经过光电门Q时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出PQ之间的距离h，已知当地的重力加速度为g．回答下列问题：
（1）为了验证机械能守恒定律，至少还需要测量下列物理量中的 （填选项序号）．
A．P点与桌面的距离H
B．小铁球从P到Q的下落时间tPQ
C．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门Q时的瞬时速度v= ．
（3）若小铁球在下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为= ．
12．某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，系统的机械能应该守恒，即．直接测量摆球到达B点的速度v比较困难。让小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v。图(a)中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A、B点的投影点N、M重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)，球的落点痕迹如图(b)所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M，C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律。重力加速度为g，小球的质量为m。
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为________cm．
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v=_________．
(3)用题中所给字母表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量△Ep=__________， 动能的增加量△Ek=____________。
13．如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律。
①已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需的器材是___；
A．直流电源、天平及砝码
B．直流电源、刻度尺
C．交流电源、天平及砝码
D．交流电源、刻度尺
②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，如图所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点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，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从O点到F点的过程中，重锤重力势能的减少量 ___，动能的增加量___（用题中所给字母表示）。
③实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是_____；
A．该误差属于偶然误差
B．该误差属于系统误差
C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
④某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能，于是深入研究阻力f对本实验的影响。他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v2-h图线，如图所示。图象是一条直线，此直线斜率的物理含义是___（用数学表达式书写，可能用到的物理量 m、g、f）
14．用如图所示实验装置，验证机械能守恒定律，重物P（含遮光片），Q用跨过轻滑轮的细绳相连，现让P从光电门1的上侧由静止释放，P竖直向下运动，分别测出遮光片经过光电门1和光电门2的时间和，另测得遮光片的宽度为d，两光电门之间的距离为h，已知重力加速度为g
（1）实验中还需要测量的物理量有_________________________（填写物理量名称以及表示符号）
（2）写出验证机械能守恒定律的等式为______________________________（用以上测得的物理量符号表示）
（3）本实验还可以测出重物Q上升的加速度，其大小是_____________________________
15．如图（甲）所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处从静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H>>d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：
（1）如图（乙）所示，用游标卡尺测得小球的直径d =________mm．
（2）小球经过光电门B时的速度表达式为__________．
（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图（丙）所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：_______时，可判断小球下落过程中机械能守恒．
参考答案
1．D AEF
【解析】
【详解】
（1）在验证机械能守恒定律的实验中，实验时，应让重物紧靠打点计时器，手拉着纸带的上方，保持纸带竖直，由静止释放．故D正确，ABC错误．
（2）试验中除了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．还必须选取的实验器材是电火花打点计时器、刻度尺和重锤，故选AEF；
（3）打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量ΔEp= mg(s2+s3)；
B点的瞬时速度 ，D点的瞬时速度；则动能的增加量△Ek＝．
2．A； 0.49J； 0.48； D； 不正确；
【解析】
（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动能变化量与势能变化量，故选A.
（2）①因O点与下一点之间距离为2mm，可知打O点时重物的速度为零；B点的速度：
重物的重力势能变化量ΔEp=mghB=1×9.8×0.0501J=0.49J；
动能变化量ΔEk=
②若重物下落时受到的阻力过大，则重力势能的减小量会大于动能的增量，选项A错误；在计算中误将g取10m/s2，则计算出的重力势能的减小量也会大于动能的增量，选项B错误；因为要比较的mgh和mv2两边都有m，则重物的质量测量错误对实验无影响，选项C错误；交流电源的频率小于50Hz，则打点的周期较大，点间距离较大，则测得的点的速度偏大，则可能会造成动能增加量大于重力势能减小量，选项D正确；故选D.
（3）该同学的判断依据不正确．在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh-fh=mv2，可得：v2=2（g-）h，则此时v2-h图象就是过原点的一条直线．所以要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g．
点睛：解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定产生误差的原因，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用．
3．第2点到第6点之间的距离h26 第1点到第3点之间的距离h13 第5点到第7点之间的距离h57 第2点的瞬时速度v2 第6点的瞬时速度v6 ADBCEF
【解析】
（1）如用第2点到第6点之间的纸带来验证，则过程中重物的动能变化量为，重力势能变化量为，故验证从2到6点的机械能守恒，首先要测量这两点之间的距离，用来计算mgh；还要用平均速度法求出两点的速度，故还要测量该点两侧的一段距离，如点1至点3的距离h13，以及5至7点之间的距离h57．所以必须直接测量的物理量为第2点到第6点之间的距离h26，第1点到第3点之间的距离h13，第5点到第7点之间的距离h57，故验证的表达式为；
（2）按照实验操作的步骤顺序：安装在铁架台，安装打点计时器（A），将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器（D），打点（B） 重复（C）选纸带（E），数据处理（F）．
4．BC BCD 9.75
【详解】
（1）[1]．因为在实验中比较的是mgh、，的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故A错误．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C正确．释放重物前，为更有效的利用纸带，重物离打点计时器下端近些，故D错误，故选BC．
（2）[2]．当知道 OA、OB和OG的长度时，无法算出任何一点的速度，故A不符合题意；当知道OE、DE和EF的长度时，利用DE和EF的长度可以求出E点的速度，从求出O到E点的动能变化量，知道OE的长度，可以求出O到E重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故B符合题意；当知道BD、BF和EG的长度时，由BF和EG的长度，可以得到D点和F点的速度，从而求出D点到F点的动能变化量；由BD、BF的长度相减可以得到DF的长度，知道DF的长度，可以求出D点到F点重力势能的变化量，即可验证机械能守恒，故C项符合题意；当知道AC、BF和EG的长度时，可以分别求出B点和F点的速度，从而求B到F点的动能变化量，知道BF的长度，可以求出B到F点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故D正确；故选BCD．
（3）[3]．根据，解得
．
【点睛】
根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答；依据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定其的变化，即可验证，根据求出重力加速度．
5．5.20 保持静止 滑块开始滑动时挡光片到光电门的距离
【详解】
（1）[1]游标卡尺的读数为d=5mm+0.05mm×4=5.20mm
（2）[2]条件气垫导轨水平时，通过调节导轨下面的螺母，使滑块放在导轨上任意位置都能保持静止，则导轨调节水平．
（3）[3]滑块通过光电门的速度
（4）[4]要验证机械能守恒，还需要测量滑块开始滑动时，挡光片到光电门的距离，
[5]根据机械能守恒定律
可得
因此要验证机械能守恒，除了图像为一条过原点的倾斜直线，还必须得到图像的斜率
【点睛】
解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小．对于图象问题，关键得出两个物理量的表达式，结合图线斜率进行求解．
6．； 9.8 斜面倾角越大，误差越小
【详解】
（1）[1]根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知D点的速度等于CE段的平均速度，则有：
；
（2）[2]取小球从A到B进行分析，则减小的重力势能为
增加的动能为
利用来处于数据，小球从A到B机械能守恒，则有：
，即，由此可知作出的图是一条经过原点的直线，斜率为；
（3）[3]在垂直斜面方向，根据平衡条件有：，若斜面倾角增大，则正压力减小，摩擦力减小，则误差越小.
7．AB; BC;
【详解】
（1）A．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故A正确;
B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确;
C．因为实验中比较的是mgh与的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故C错误;
D．实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，对减小实验误差没有影响，故D错误.
（2）根据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，结合动能与重力势能表达式.:
A．当知道OA、AD和EG的长度时，只有求得F点与AD的中点的瞬时速度，从而确定两者的动能变化，却无法求解重力势能的变化，故A错误；
B．当知道OC、BC和CD的长度时，同理，依据BC和CD的长度，可求得C点的瞬时速度，从而求得O到C点的动能变化，因知道OC间距，则可求得重力势能的变化，可以验证机械能守恒，故B正确；
C．当知道BD、CF和EG的长度时，依据BD和EG的长度，可分别求得C点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，再由CF确定重力势能的变化，进而得以验证机械能守恒，故C正确；
D．当AC、BD和EG的长度时，依据AC和EG长度，只能求得B点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，而BF间距不知道，则无法验证机械能守恒，故D错误；
8．A C E mgh2 C C
【详解】
(1)[1]时间间隔是通过打点计时器直接得出的，不需要公式计算，而加速度和速度都需要根据打出的点结合匀变速直线运动推论计算得出，故A正确。
(2)[2]由于在验证过程中，质量在等式两边抵消，所以不需要测量质量，故C不必要。
[3]为了有效利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，故E操作不当。
(3)[4]重物的重力势能减小量
根据匀变速直线运动平均速度推论可得在B点的速度为
[5]故物体的动能增加量为
(4)[6]实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功，故C正确。
(5)[7]根据可得
结合图像可知C正确。
9．1.025cm 2.0m/s
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为
0.05×5mm=0.25mm
则最终读数
d=10+0.25 mm =10.25mm=1.025cm
(2)[2]铁球通过光电门的速度
(3)[3]铁球由释放到最低点减少的重力势能
铁球由释放到最低点增加的动能
若机械能守恒，则
即
10．A、B两光电门之间的距离s
【详解】
（1）[1]本题要验证从A到B的过程中，物块机械能守恒，则要证明动能的增加量等于重力势能的减小量，所以要求出此过程中，重力做的功，则要测量A、B两光电门之间的距离s；
（2）[2]由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，则滑块通过光电门B速度为
滑块通过光电门A速度为
滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为
系统的重力势能减少量可表示为
则实验测得的这些物理量若满足表达式
则可验证系统机械能守恒定律。
【点睛】
了解光电门测量瞬时速度的原理。实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面。
11．（1）C ；（2） ；（3）
【详解】
（1）[1]根据实验原理可知，需要测量的是P点到光电门的距离，故A错误； 利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故B错误；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故C正确。
（2）[2]小铁球通过光电门Q时的瞬时速度
（3）[3]若小铁球在下落过程中机械能守恒，则
即
12．65.0（64.0～65.5）
【详解】
（1）[1]由刻度尺的示数可知读数为65.0mm
（2）[2]小球离开绳子后做平抛运动，因此有
， x=vt
可求得水平速度表达式为
（3）[3][4]由A到B重力势能减小量为，动能增量为
13．D BD
【详解】
①[1]打点计时器的工作电源是交流电源，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，重锤的质量可以不测，故必需的仪器为D，故选D；
②[2]从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量
△EP=mgh2
[3]F点的瞬时速度
则动能的增加量为
③[4]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避免，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故选BD；
④[5]根据能量关系可知
解得
可知图线的斜率等于
14．重物P的质量和重物Q的质量
【详解】
系统减小的重力势能为，P经过光电门1的速度为，经过光电门2的速度是，故系统动能增加量为，要验证机械能守恒，即，所以还需要测量重物P的质量和重物Q的质量；
Q与P的加速度是相等的，由运动学的公式：
所以：
【点睛】
此题为一验证性实验题．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
15．7.25 d/t 或2gH0t02=d2
【解析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为7mm，游标读数为0.05×5mm=0.25mm，则小球的直径d=7.25mm．
(2)[2]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球在B处的瞬时速度
；
(3)[3]小球下落过程中重力势能的减小量为mgH0，动能的增加量
若机械能守恒，有：
即
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册
8.5实验：验证机械能守恒定律 课时作业15（含解析）
1．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
A． B． C． D．
(1)纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示，其中操作最规范的是________.
(2)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．为完成此实验，除了所给的器材，从下图还必须选取的实验器材是_______．(填字母代号)
(3)若实验中所用重锤的质量为m，某次实验打出的一条纸带如图所示．在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，量得相邻点间的距离分别为S1、S2、 S3、 S4，当地的重力加速度为g.本实验所用电源的频率为f.从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量ΔEp=_____________，重锤动能增加量ΔEk=____________________．在误差允许的范围内，通过比较就可以验证重物下落过程中机械能是否守恒．
2．利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验.
(1)为验证机械能是否守恒,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)在实验中,已知重物质量,在纸带上打出一系列的点,如图所示(打点间隔为),,纸带上所标数据单位,其中点与下一点之间距离为,那么从打点到打点的过程中：
①重物的重力势能变化量_________,动能变化量____________(结果保留两位有效数字)
②有一位学生的实验结果显示,重力势能的减少量小于动能的增加量,原因是:________
A．重物下落时受到的阻力过大
B．在计算中误将取
C．重物的质量测量错误
D．交流电源的频率小于
(3)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,测量它们到起始点的距离,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_____________
3．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0、1、2、3、4、…、n，则：
（1）如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量为________、________、________，必须计算出的物理量为________、________，验证的表达式为________________.
（2）下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母).
A．将打点计时器竖直安装在铁架台上.
B．先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落.
C．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验.
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带.
E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…、hn，计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、…、vn.
F.分别算出mv和mghn，在实验误差范围内看是否相等.
4．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50 Hz.
(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
(2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．
①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．
A．OA、OB和OG的长度
B．OE、DE和EF的长度
C．BD、BF和EG的长度
D．AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76 cm，FG的距离是3.71 cm，则可得当地的重力加速度是________ m/s2.(计算结果保留三位有效数字)
5．某同学用气垫导轨验证机械能守恒定律，在气垫导轨的滑块上装上一个挡光片和一个方盒，测得滑块、方盒及挡光片的总质量为M，气垫导轨的右端固定一个定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，每个钩码的质量为m，当地重力加速度为g，（桌面足够高）
（1）现用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图所示，则宽度d=_________mm；
（2）实验前先调节气垫导轨水平，方法是：取下砝码，接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，若滑块放在气垫导轨上任意位置都能_____________，则导轨水平
（3）先挂上6个钩码，将滑块由某一固定位置由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为____________（用题中所给字母表示）．
（4）每次将1个钩码移放到滑块上的方盒中，滑块均由同一位置由静止释放，重复实验，记录每次悬挂钩码的个数n及挡光片通过光电门的时间t，在坐标纸上作出图像，如图所示，要验证机械能守恒，还需要测量的物理量是______________，设此物理量的测量值为x，要验证机械能守恒，在误差允许的范围内，作出的图像斜率k=_______________．
6．在“验证机械能守恒定律”的实验中，一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下，用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程，如图所示，测得B、C、D、E到A的距离分别为，已知相机的频闪频率为f，重力加速度为．
（1）滑块经过位置D时的速度=__________．
（2）选取A为位移起点，根据实验数据作出图线，若图线斜率k=_______，则小球下滑过程机械能守恒．
（3）若改变斜面倾角进行实验，请写出斜面倾角大小对实验误差的影响．_______________________．
7．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．
对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______．
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有______．
A.OA、AD和EG的长度
B、OC、BC和CD的长度
C.BD、CF和EG的长度
D、AC、BD和EG的长度
8．某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。
(1)实验中根据打点计时器打出的纸带，下列物理量中，不利用公式计算就能直接得到的是________
A．时间间隔 B．速度 C．加速度
(2)他进行了如下操作，其中没有必要进行的步骤是________，操作不当的步骤是________
A．按照图示的装置安装器材
B．将打点计时器连接到交流电源上
C．用天平测出重物的质量
D．将连有重物的纸带穿过打点计时器的限位孔
E.先释放纸带，后接通电源
(3)该同学用如图1所示的实验装置做验证机械能守恒定律的实验。实验时让重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点。已知纸带上相邻两个点的时间间隔为T，当地的重力加速度g，测出所用重物的质量为m。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，把第一个点记作O，另选连续的3个点A、B、C作为测量的点。经测量知道OA=h1、OB=h2、OC=h3.根据以上数据可以算出由O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量等于________，动能的增加量等于________（用题中所给字母表示）
(4)在用图所示装置做验证机械能守恒定律实验时，发现重物减少的重力势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是________
A．选用的重物质量太大
B．重物的质量测量不准确
C．摩擦阻力和空气阻力的影响
D．处理纸带时实验数据测量不准确
(5)实验中该同学进行拓展研究，若不计阻力，让重物从离地面高为h0处自由下落，该同学尝试画出了重物距离地面的高度h与速度v的关系图像。下列四个图中，能正确表示重物距离地面的高度h与速度v的关系的是_______
9．某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律，器材为：铁架台，约50cm的不可伸长的细线，带孔的小铁球，光电门和计时器（可以记录挡光的时间），量角器，刻度尺，游标卡尺。
实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g，再将细线穿过小铁球，悬挂在铁架台的横杆上，在小铁球运动轨迹的最低点安装好光电门。将小铁球拉离竖直方向一定夹角后从静止释放，小铁球通过光电门的时间是t。依次测量摆线的长度、摆线与竖直方向的夹角θ及小铁球的直径d。
(1)用20分度游标卡尺测量小铁球直径d，刻度线如图乙所示，则d＝____cm。
(2)某次实验测得小铁球通过光电门时记录的时间t =5.125×10－3s，由此得小铁球通过光电门的速度为_______m/s（保留2位有效数字）。
(3)若______等式在误差范围内成立，则验证了机械能守恒。（用题中物理量符号表示）
10．某活动小组利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。将气垫导轨调节水平后在上面放上A、B两个光电门，滑块通过一根细线与小盘相连。测得小盘和砝码的总质量m，质量为M的滑块上固定的挡光片宽度为d。实验中，静止释放滑块后测得滑块通过光电门A的时间为△tA，通过光电门B的时间为△tB。
（1）实验中，该同学还需要测量_________；
（2）实验测得的这些物理量若满足表达式_____，即可验证系统机械能守恒定律。（用实验中所测物理量相应字母表示）
11．某同学用图甲所示装置验证机械能守恒定律．通过控制电磁铁使小铁球从P点自由下落，并调整光电门Q的位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束，若小铁球下落过程中经过光电门Q时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出PQ之间的距离h，已知当地的重力加速度为g．回答下列问题：
（1）为了验证机械能守恒定律，至少还需要测量下列物理量中的 （填选项序号）．
A．P点与桌面的距离H
B．小铁球从P到Q的下落时间tPQ
C．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门Q时的瞬时速度v= ．
（3）若小铁球在下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为= ．
12．某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，系统的机械能应该守恒，即．直接测量摆球到达B点的速度v比较困难。让小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v。图(a)中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动．在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定出A、B点的投影点N、M重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)，球的落点痕迹如图(b)所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M，C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律。重力加速度为g，小球的质量为m。
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为________cm．
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v=_________．
(3)用题中所给字母表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量△Ep=__________， 动能的增加量△Ek=____________。
13．如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律。
①已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需的器材是___；
A．直流电源、天平及砝码
B．直流电源、刻度尺
C．交流电源、天平及砝码
D．交流电源、刻度尺
②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，如图所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点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，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从O点到F点的过程中，重锤重力势能的减少量 ___，动能的增加量___（用题中所给字母表示）。
③实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是_____；
A．该误差属于偶然误差
B．该误差属于系统误差
C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
④某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能，于是深入研究阻力f对本实验的影响。他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v2-h图线，如图所示。图象是一条直线，此直线斜率的物理含义是___（用数学表达式书写，可能用到的物理量 m、g、f）
14．用如图所示实验装置，验证机械能守恒定律，重物P（含遮光片），Q用跨过轻滑轮的细绳相连，现让P从光电门1的上侧由静止释放，P竖直向下运动，分别测出遮光片经过光电门1和光电门2的时间和，另测得遮光片的宽度为d，两光电门之间的距离为h，已知重力加速度为g
（1）实验中还需要测量的物理量有_________________________（填写物理量名称以及表示符号）
（2）写出验证机械能守恒定律的等式为______________________________（用以上测得的物理量符号表示）
（3）本实验还可以测出重物Q上升的加速度，其大小是_____________________________
15．如图（甲）所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处从静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H>>d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：
（1）如图（乙）所示，用游标卡尺测得小球的直径d =________mm．
（2）小球经过光电门B时的速度表达式为__________．
（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图（丙）所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：_______时，可判断小球下落过程中机械能守恒．
参考答案
1．D AEF
【解析】
【详解】
（1）在验证机械能守恒定律的实验中，实验时，应让重物紧靠打点计时器，手拉着纸带的上方，保持纸带竖直，由静止释放．故D正确，ABC错误．
（2）试验中除了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．还必须选取的实验器材是电火花打点计时器、刻度尺和重锤，故选AEF；
（3）打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量ΔEp= mg(s2+s3)；
B点的瞬时速度 ，D点的瞬时速度；则动能的增加量△Ek＝．
2．A； 0.49J； 0.48； D； 不正确；
【解析】
（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动能变化量与势能变化量，故选A.
（2）①因O点与下一点之间距离为2mm，可知打O点时重物的速度为零；B点的速度：
重物的重力势能变化量ΔEp=mghB=1×9.8×0.0501J=0.49J；
动能变化量ΔEk=
②若重物下落时受到的阻力过大，则重力势能的减小量会大于动能的增量，选项A错误；在计算中误将g取10m/s2，则计算出的重力势能的减小量也会大于动能的增量，选项B错误；因为要比较的mgh和mv2两边都有m，则重物的质量测量错误对实验无影响，选项C错误；交流电源的频率小于50Hz，则打点的周期较大，点间距离较大，则测得的点的速度偏大，则可能会造成动能增加量大于重力势能减小量，选项D正确；故选D.
（3）该同学的判断依据不正确．在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh-fh=mv2，可得：v2=2（g-）h，则此时v2-h图象就是过原点的一条直线．所以要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g．
点睛：解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定产生误差的原因，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用．
3．第2点到第6点之间的距离h26 第1点到第3点之间的距离h13 第5点到第7点之间的距离h57 第2点的瞬时速度v2 第6点的瞬时速度v6 ADBCEF
【解析】
（1）如用第2点到第6点之间的纸带来验证，则过程中重物的动能变化量为，重力势能变化量为，故验证从2到6点的机械能守恒，首先要测量这两点之间的距离，用来计算mgh；还要用平均速度法求出两点的速度，故还要测量该点两侧的一段距离，如点1至点3的距离h13，以及5至7点之间的距离h57．所以必须直接测量的物理量为第2点到第6点之间的距离h26，第1点到第3点之间的距离h13，第5点到第7点之间的距离h57，故验证的表达式为；
（2）按照实验操作的步骤顺序：安装在铁架台，安装打点计时器（A），将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器（D），打点（B） 重复（C）选纸带（E），数据处理（F）．
4．BC BCD 9.75
【详解】
（1）[1]．因为在实验中比较的是mgh、，的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故A错误．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C正确．释放重物前，为更有效的利用纸带，重物离打点计时器下端近些，故D错误，故选BC．
（2）[2]．当知道 OA、OB和OG的长度时，无法算出任何一点的速度，故A不符合题意；当知道OE、DE和EF的长度时，利用DE和EF的长度可以求出E点的速度，从求出O到E点的动能变化量，知道OE的长度，可以求出O到E重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故B符合题意；当知道BD、BF和EG的长度时，由BF和EG的长度，可以得到D点和F点的速度，从而求出D点到F点的动能变化量；由BD、BF的长度相减可以得到DF的长度，知道DF的长度，可以求出D点到F点重力势能的变化量，即可验证机械能守恒，故C项符合题意；当知道AC、BF和EG的长度时，可以分别求出B点和F点的速度，从而求B到F点的动能变化量，知道BF的长度，可以求出B到F点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故D正确；故选BCD．
（3）[3]．根据，解得
．
【点睛】
根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答；依据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定其的变化，即可验证，根据求出重力加速度．
5．5.20 保持静止 滑块开始滑动时挡光片到光电门的距离
【详解】
（1）[1]游标卡尺的读数为d=5mm+0.05mm×4=5.20mm
（2）[2]条件气垫导轨水平时，通过调节导轨下面的螺母，使滑块放在导轨上任意位置都能保持静止，则导轨调节水平．
（3）[3]滑块通过光电门的速度
（4）[4]要验证机械能守恒，还需要测量滑块开始滑动时，挡光片到光电门的距离，
[5]根据机械能守恒定律
可得
因此要验证机械能守恒，除了图像为一条过原点的倾斜直线，还必须得到图像的斜率
【点睛】
解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小．对于图象问题，关键得出两个物理量的表达式，结合图线斜率进行求解．
6．； 9.8 斜面倾角越大，误差越小
【详解】
（1）[1]根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知D点的速度等于CE段的平均速度，则有：
；
（2）[2]取小球从A到B进行分析，则减小的重力势能为
增加的动能为
利用来处于数据，小球从A到B机械能守恒，则有：
，即，由此可知作出的图是一条经过原点的直线，斜率为；
（3）[3]在垂直斜面方向，根据平衡条件有：，若斜面倾角增大，则正压力减小，摩擦力减小，则误差越小.
7．AB; BC;
【详解】
（1）A．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故A正确;
B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确;
C．因为实验中比较的是mgh与的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故C错误;
D．实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，对减小实验误差没有影响，故D错误.
（2）根据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，结合动能与重力势能表达式.:
A．当知道OA、AD和EG的长度时，只有求得F点与AD的中点的瞬时速度，从而确定两者的动能变化，却无法求解重力势能的变化，故A错误；
B．当知道OC、BC和CD的长度时，同理，依据BC和CD的长度，可求得C点的瞬时速度，从而求得O到C点的动能变化，因知道OC间距，则可求得重力势能的变化，可以验证机械能守恒，故B正确；
C．当知道BD、CF和EG的长度时，依据BD和EG的长度，可分别求得C点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，再由CF确定重力势能的变化，进而得以验证机械能守恒，故C正确；
D．当AC、BD和EG的长度时，依据AC和EG长度，只能求得B点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，而BF间距不知道，则无法验证机械能守恒，故D错误；
8．A C E mgh2 C C
【详解】
(1)[1]时间间隔是通过打点计时器直接得出的，不需要公式计算，而加速度和速度都需要根据打出的点结合匀变速直线运动推论计算得出，故A正确。
(2)[2]由于在验证过程中，质量在等式两边抵消，所以不需要测量质量，故C不必要。
[3]为了有效利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，故E操作不当。
(3)[4]重物的重力势能减小量
根据匀变速直线运动平均速度推论可得在B点的速度为
[5]故物体的动能增加量为
(4)[6]实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功，故C正确。
(5)[7]根据可得
结合图像可知C正确。
9．1.025cm 2.0m/s
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为
0.05×5mm=0.25mm
则最终读数
d=10+0.25 mm =10.25mm=1.025cm
(2)[2]铁球通过光电门的速度
(3)[3]铁球由释放到最低点减少的重力势能
铁球由释放到最低点增加的动能
若机械能守恒，则
即
10．A、B两光电门之间的距离s
【详解】
（1）[1]本题要验证从A到B的过程中，物块机械能守恒，则要证明动能的增加量等于重力势能的减小量，所以要求出此过程中，重力做的功，则要测量A、B两光电门之间的距离s；
（2）[2]由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，则滑块通过光电门B速度为
滑块通过光电门A速度为
滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为
系统的重力势能减少量可表示为
则实验测得的这些物理量若满足表达式
则可验证系统机械能守恒定律。
【点睛】
了解光电门测量瞬时速度的原理。实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面。
11．（1）C ；（2） ；（3）
【详解】
（1）[1]根据实验原理可知，需要测量的是P点到光电门的距离，故A错误； 利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故B错误；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故C正确。
（2）[2]小铁球通过光电门Q时的瞬时速度
（3）[3]若小铁球在下落过程中机械能守恒，则
即
12．65.0（64.0～65.5）
【详解】
（1）[1]由刻度尺的示数可知读数为65.0mm
（2）[2]小球离开绳子后做平抛运动，因此有
， x=vt
可求得水平速度表达式为
（3）[3][4]由A到B重力势能减小量为，动能增量为
13．D BD
【详解】
①[1]打点计时器的工作电源是交流电源，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，重锤的质量可以不测，故必需的仪器为D，故选D；
②[2]从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量
△EP=mgh2
[3]F点的瞬时速度
则动能的增加量为
③[4]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避免，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故选BD；
④[5]根据能量关系可知
解得
可知图线的斜率等于
14．重物P的质量和重物Q的质量
【详解】
系统减小的重力势能为，P经过光电门1的速度为，经过光电门2的速度是，故系统动能增加量为，要验证机械能守恒，即，所以还需要测量重物P的质量和重物Q的质量；
Q与P的加速度是相等的，由运动学的公式：
所以：
【点睛】
此题为一验证性实验题．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
15．7.25 d/t 或2gH0t02=d2
【解析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为7mm，游标读数为0.05×5mm=0.25mm，则小球的直径d=7.25mm．
(2)[2]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球在B处的瞬时速度
；
(3)[3]小球下落过程中重力势能的减小量为mgH0，动能的增加量
若机械能守恒，有：
即
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