文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
6.5 实验：验证机械能守恒定律
考点一 质点、参考系、位移和路程...............................................................................................................................1
题组1：基础实验........................................................................................................................................................... 1
题组2：拓展实验........................................................................................................................................................... 3
6.5 实验：验证机械能守恒定律
考点一 质点、参考系、位移和路程
题组1：基础实验
1.如图甲所示，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，利用此装置做“验证
机械能守恒定律”实验。
(1)已准备的器材有打点计时器(带导线)、低压交流电源、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还
必需的器材是 。
A.天平 B.秒表 C .刻度尺
(2)下列关于该实验的一些说法正确的是 。
A.做实验时，要先释放重物，再接通电源
B.实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
C.若某同学通过描绘v
2−h图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线
的斜率应约为g
D.可以用v =>¿来计算重物下落的速度
(3)安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。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。当地重力加速度为g，打点计时器打点周期
为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足 (用题中所给字母表示)。
2.某同学利用如图甲的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台、打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使
用的是
A.秒表 B.刻度尺 C .天平
(2)先接通电源，再释放纸带，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取四个点0、1、2、3，其中点0
为纸带上打出的第一个点，测得点1、2、3到点0的距离分别为h1、h2、h3；已知当地重力加速度为g，
重物的质量为m，交流电的周期为T，则打下点2时重物的速度大小为 ；若关系式 成立(用题
中的物理量表示)，则从点0到点2的过程中，重物的机械能守恒。
3.某物理兴趣小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律，该小组同学让重物带动纸带从静止开始自由
下落，按正确操作得到了一条完整的纸带如图2所示。
(1)下列关于该实验说法正确的是 。
A.实验时重锤可以用木质小球替代
B.打点计时器工作时的电压应选择直流6∼8V
C.安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上
D.实验时应先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，待接通电源后，再释放重锤
(2)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(O点与下一点的间距接近2mm)的距
离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打O
点到B点的过程中，重物的重力势能变化量Δ E p = ，动能变化量Δ Ek = 。(用已知字母表示)
(3)若通过计算发现，物体动能的增加量Δ Ek大于重力势能减少量Δ E p，则原因可能是下列选项的
A.重物受到空气阻力的影响 B.打点计时器的电压较低
C.纸带和打点计时器间存在摩擦 D .实验时先释放纸带再接通电源
(4)若该小组用质量分别为m1、m2的重物P和Q进行实验，多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出
的v
2−h图像如图所示。对比图像分析不正确的有 。
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
A.m1可能等于m2
B.m1定小于m2
C.若图线斜率k略小于g，亦可验证重物下落过程机械能守恒
D.若图线斜率k略小于2g，亦可验证重物下落过程机械能守恒
4.如图1所示，某同学利用自由落体运动进行验证机械能守恒定律的实验：
(1)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.交流电源 B.刻度尺 C .天平(含砝码)
(2)实验中，该同学先接通电源，再释放重物，得到一条图2所示的纸带，其中O点为打点计时器打下的第
一个点，A、B、C为纸带上所打的三个点，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3，在A和B、B
和C之间还各有一个点。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打O
点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量Δ E p= ，动能增加量Δ Ek = ；
(3)该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的 误差(选填“偶然”或“系统”)。由此看，该同学
数据处理的结果比较合理的应当是Δ E p Δ Ek(选填>、=或<)；
(4)若所受阻力不能忽略，利用纸带及以上数据，写出平均阻力的表达式f = 。
题组2：拓展实验
5.某实验小组设计实验验证机械能守恒定律，主要步骤如下：
(Ⅰ)用细线悬挂小球(最下端沿半径方向固定宽度为d挡光片)处于静止状态，利用激光水平仪定位小球最低
点的位置;
(Ⅱ)将小球拉至某一位置，利用激光水平仪定位此时小球最低点的位置，保证细绳处于伸直状态，并测量
两次定位点间的竖直高度h;
(Ⅲ)静止释放小球，测出小球经过最低点时挡光片的挡光时间t ;
(Ⅳ)重复上述Ⅱ、Ⅲ步骤，得到多组(h,t )数据;
(V )建立1
t
2 −h坐标系，描绘数据点，用直线拟合。
装置示意图及数据处理结果分别如图甲、乙所示，当地重力加速度为g。据此回答下列问题：
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
(1)用游标卡尺测量挡光片宽度如图乙所示，可得d = mm
(2)该实验小组多次实验后发现数据点基本在过原点的倾斜直线上，测得该直线的斜率为k，若等
式 (用d、g、k表示)近似成立，则说明误差允许范围内该过程中系统机械能守恒。
(3)通过对数据分析发现测得的多组实验数据中，小球运动至最低点时的动能总是大于减少的重力势能。
最为可能的原因是 。
6.如图所示，O点固定一个光滑水平转轴，在O点等高处和正下方距离为L的位置分别固定光电门1和光电
门2，轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一个质量为m的小球，球心到转轴的距离为L。某同学用如
图甲所示的装置测量重力加速度，操作如下：
(1)用螺旋测微器测量小球的直径如图乙所示，d = mm。
(2)将小球转动到O点右上方由静止释放，记录小球通过光电门1、2的时间分别为t1和t2，则重力加速度的
值g= (用L、d、t1、t2表示)。
(3)改变小球的释放位置，测得多组t1、t2的值，作出1
t2
2 −1
t1
2图像如图丙所示，纵轴截距为b，则g=
(用b、d、L表示)。
7.如图甲所示，实验小组利用气垫导轨验证系统的机械能守恒，实验步骤如下：
(1)先用天平测量出滑块和遮光条的总质量M、钩码的质量m。
(2)用游标卡尺测量遮光条宽度d，测量结果如图乙所示，则d = mm。
(3)实验前滑块不连钩码，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，
发现滑块通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端 (选
填“升高”或“降低”)一些。
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
(4)将气垫导轨调至水平，并将滑块移到图甲所示位置，测出遮光条到光电门B的距离为l。连上钩码释放
滑块，读出遮光条通过光电门B的遮光时间为Δt，则从释放滑块到遮光条经过光电门B这一过程中，系统
重力势能减少量为 ，动能增加量为 。多次改变光电门B的位置，每次都让滑块自同一点由静
止开始滑动，测量相应的l与Δt值，观察到
1
( Δt )
2 −l图线是一条过原点的直线，重力加速度为g，若直线的
斜率满足k = (用题中所给物理量符号表示)，即可验证系统的机械能守恒。
8.小华用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。已知重物A(含挡光片)、B的质量分别mA和
mB(mB>mA)，挡光片的宽度为d，重力加速度为g。
(1)下列实验操作步骤，正确顺序是 。
①测量挡光片中心到光电门中心的竖直距离h
②记录挡光片经过光电门的时间Δt
③先接通光电门的电源，后释放B
④按图甲装配好定滑轮和光电门
⑤A、B用绳连接后跨放在定滑轮上，用手托住B
(2)挡光片通过光电门时的速度为 (用题中的物理量表示)。
(3)如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为 (用题中的物理量表示)。
(4)小华反复改变挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，记录挡光片通过光电门时间Δt，作出图像如图
乙所示，测得图线的斜率为k，则mA
mB
= 。
(5)本实验中的挡光片宽度适合。小华想：如果实验中的挡光片宽度较大，计算得到的挡光片通过光电门
时的速度将偏大。你是否同意他的观点 ？请简要说明理由。 。
9.实验小组用图甲所示的装置验证机械能守恒定律.细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，两端各悬挂一个质
量均为M的重锤A(含遮光条)、重锤B.主要的实验操作如下：
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d ;
②用米尺量出光电门1、2间的高度差h;
③在重锤A上加上质量为m的小钩码;
④将重锤B压在地面上，由静止释放，记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2;
⑤改变光电门2的位置，重复实验．
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
请回答下列问题：
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d = mm．
(2)重锤A经过光电门2时速度的大小为 (用题中物理量的符号表示)．
(3)已知重力加速度为g，若满足关系式 (用题中物理量的符号表示)，则验证了重锤A、B和钩码组
成的系统机械能守恒．
(4)某小组实验中发现系统增加的动能略大于系统减少的重力势能，下列原因中可能的是 ．
A.存在空气阻力
B.细绳与滑轮间有摩擦力
C.遮光条宽度d的测量值偏大
(5)实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动.有同学认为细绳与滑轮间的静摩擦力做功但不产
生内能，因此重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒.该同学的观点 (选填“正确”或“不正确”)，理
由是 ．
10.某学习小组设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。足够高的铁架台上端固定一电磁铁，接
通电源，直径为d的小铁球吸附在电磁铁下方，断开电源，小球依次通过固定在正下方的光电计时器M和
高度可调的计时器N，小球通过M、N的时间分别为t0和t，M、N间距离h与1
t
2的关系如图丙所示，已知
小球质量m=100 g，重力加速度g取9.8m/ s
2。
(1)该小组利用10分度的游标卡尺测量小球直径，读数如图乙所示，则小球直径d = mm;
(2)某次实验中测得h=1.0m，t0=7.0ms，t =3.5ms，则小球从M到N的过程中重力势能减少了 J，
动能增加了 J (结果均保留两位有效数字);
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
(3)当丙图中的图线斜率为 (用题中所给的物理量符号表示)时，则小球机械能守恒。
7
