文档文本内容
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机械能守恒定律相关实验
学习目标
对应题号
目标01 验证机械能守恒定律
1，2，3，4，5，6，8，9，11，14，15，
16，17，18，19，21，22
目标02 探究功与速度变化的关系
7，10，23，24，25，26，27
目标03 验证动能定理，动能定理的应用
12，13，20，28，29，30，31，32
1．（2022·湖北·统考高考真题）某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律
的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉
起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中
拉力传感器示数的最大值
和最小值
。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过
程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的
图像是一条直线，如图乙所示。
（1）若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为_______。
（2）由图乙得:直线的斜率为______，小钢球的重力为_______N。（结果均保留2 位
有效数字）
（3）该实验系统误差的主要来源是______（单选，填正确答案标号）。
A．小钢球摆动角度偏大
B．小钢球初始释放位置不同
C．小钢球摆动过程中有空气阻力
1
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2．（2022·广东·高考真题）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料
碰撞导致的机械能损失，设计了如图（a）所示的装置，实验过程如下：
（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光
电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。
（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径
__________
。
（3）测量时，应__________（选填“A”或“B”，其中A 为“先释放小球，后接通数
字计时器”，B 为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次
通过光电门的遮光时间
和
。
（4）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导
致的机械能损失
__________（用字母m、d、
和
表示）。
2
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（5）若适当调高光电门的高度，将会__________（选填“增大”或“减小”）因空气
阻力引起的测量误差。
3．（2022·河北·统考高考真题）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、
刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1 所示。弹簧的劲度系数为k，
原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为
，其中k 为弹簧
的劲度系数，x 为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。
（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点
计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上
升阶段的部分纸带如图2 所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范
围内，认为释放钩码的同时打出A 点）。从打出A 点到打出F 点时间内，弹簧的弹性
势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能
增加量分别与钩码上升高度h 的关系，如图3 所示。由图3 可知，随着h 增加，两条曲
线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。
3
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4．（2021·海南·高考真题）为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学
习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字
毫秒计）进行实验。此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。
（1）某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是___________；
①在导轨上选择两个适当的位置A、B 安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；
②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；
③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
④通过导轨上的标尺测出A、B 之间的距离l；
⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；
⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门
Ⅰ、Ⅱ的时间
、
；
⑦用刻度尺分别测量A、B 点到水平桌面的高度
、
；
⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d 时，游标卡尺的示数如图所示，则
4
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___________
；某次实验中，测得
，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度
___________
（保留3 位有效数字）；
（3）在误差允许范围内，若
___________（用上述必要的实验步骤直接测量
的物理量符号表示，已知重力加速度为g），则认为滑块下滑过程中机械能守恒；
（4）写出两点产生误差的主要原因：___________。
5．（2021·浙江·高考真题）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1 所示的
装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2 所示。O
点是打下的第一个点，A、B、C 和D 为另外4 个连续打下的点。
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是
___________。
②已知交流电频率为
，重物质量为
，当地重力加速度
，则从O
点到C 点，重物的重力势能变化量的绝对值
___________J、C 点的动能
___________J（计算结果均保留3 位有效数字）。比较
与
的大小，出现这一
5
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结果的原因可能是___________。
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
6．（2021·河北·高考真题）某同学利用图1 中的实验装置探究机械能变化量与力做功
的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、
的钩码若干、光电门2 个、
数字计时器、带遮光条的滑块（质量为
，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加
速度为
，实验操作步骤如下：
①安装器材，调整两个光电门距离为
，轻细绳下端悬挂4 个钩码，如图1 所示；
②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过
两个光电门的速度；
③保持最下端悬挂4 个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码
的质量，重复上述步骤；
④完成5 次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、
滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量
及系统总机械能的减少量
，
结果如下表所示：
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.582
0.490
0.392
0.294
0.195
0.393
0.490
0.686
0.785
回答下列问题：
（1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为______J（保留三位有效数字）；
（2）步骤④中的数据所缺数据为______；
（3）若M 为横轴，
为纵轴，选择合适的标度，在图2 中绘出
图像______；
6
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若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为
______（保留两位有效数字）
7．（2021·浙江·统考高考真题）用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实
验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车
运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探
究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。
①关于这个实验，下列说法正确的是______；
A．需要补偿小车受到阻力的影响
B．该实验装置可以“验证机械能守恒定律”
C．需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行
D．需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量
②如图2 所示是两条纸带，实验时打出的应是第______条（填写“I”或“II”）纸带；
③根据实验数据，在坐标纸上画出的W-v2图象是一条过原点的直线，据此图象______
（填“能”或“不能”）求出小车的质量。
8．（2023·吉林延边·延边第一中学校考模拟预测）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，
实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨：导轨上A 点处有一带长方形
7
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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 的小
球相连；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 点到光电门B 处的距离，b 表示遮光片的宽度，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，实验时滑块在A 处由
静止开始运动。
（1）某次实验测得倾角
，重力加速度用g 表示，滑块从A 处到达B 处时m 和
M 组成的系统动能增加量可表示为
___________，系统的重力势能减少量可表示
为
___________，在误差允许的范围内，若
，则可认为系统的机械能
守恒；
（2）某同学改变A、B 间的距离，作出的
图像如图所示，并测得
，则重
力加速度
___________
。（结果保留两位有效数字）
9．（2023·湖南郴州·郴州一中校联考模拟预测）某同学要验证机械能守恒定律，设计
了如下实验。如图甲所示，把带孔的重金属球套在“L”形轻杆的直角弯头上，把球拉
到一定高度后，由静止释放，在重力作用下，重球和轻杆一起绕转轴O 自由下摆。
（1）如图乙所示，在轻杆转动轴的正下方装有一个横挡杆，把重球拉高当球的重心到
达A 点时由静止释放，当“L”形轻杆运动到竖直位置时，被横挡杆挡住，重球便离开
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“L”形轻杆沿水平方向抛出。用游标卡尺测量重球的直径如图丙所示，则重球的直径
______mm。
（2）该同学测得的物理量有A 点距离地面的高度H，球的重心最低点B 距离地面的高
度h，重球落地点到B 点的水平距离x，重力加速度为g。设重球在B 点的速度为v，
由于重球不能看作质点，根据平抛运动规律，v 可以表示为__________（用h、g、d、
x 表示）。若满足关系式
________（用H、h、d 表示）即可验证机械能守恒。
10．（2023·陕西咸阳·武功县普集高级中学校考模拟预测）晓宇同学利用如图甲所示的
装置验证“动能定理”，并完成了如下的操作：
①按如图甲所示的装置组装实验器材，调整滑轮的高度使细线与长木板平行；
②将长木板的左端适当垫高，纸带穿过打点计时器，取下砂桶，开启电源释放滑块，
直到在纸带上打下一系列均匀的点为止；
③挂上砂桶，并在砂桶中放入适量的砂子，用天平测出砂桶和砂的总质量为m，然后
将装置由静止释放，重复操作，从其中选择一条比较清晰的纸带，如图乙所示。
已知纸带中相邻两计数点间还有4 个计时点未画出，计数点1、2、3 到计时起点O 之
间的距离如图乙所示，计时器的打点频率为f，重力加速度为g。
（1）若砂桶和桶中砂的总质量远小于滑块的质量，则打下计数点2 的瞬间，滑块的速
度大小
______；在从0~2 的过程中，细线对滑块做的功为
______（用题中所
给的物理量符号表示）；
（2）如果根据得出的实验数据，描绘出了
图像，如图所示，由图像可知，
与
9
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W 的关系式应为______（用题中所给的物理量符号表示），滑块的质量应为
______kg。
11．（2023·北京海淀·北京市十一学校校考三模）两组同学做“验证机械能守恒定律”
实验。
（1）甲组同学采用如图甲所示的实验装置。
①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．打点计时器的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．先释放重物，再接通电源后
②在一次实验中，质量m 的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。
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
、
、
。已知纸带相邻两个点之间时间间隔为△t。从打O 点到打B 点的过程中，重物的动
能增加量
___________；设这一过程中物体的重力势能减小量为
，则应该有
大小关系
___________
（填“大于”、“等于”或“小于”），这是因为
_____________。
10
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③根据学过的匀变速直线运动的规律，利用图乙中的纸带，论证说明AC 段的平均速度
是否可以代替AC 段时间中点B 的瞬时速度。____
（2）乙组同学采用如图丙所示的实验装置。实验前，将气垫导轨调至水平，用天平称
出托盘和砝码的总质量m，测出挡光条的宽度为d，并将滑块移到图示位置，测出挡光
条到光电门的距离为l。释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。多次改变
光电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的l 与t 值。
为验证机械能守恒定律，请写出该组同学还需要测量哪个物理量以及各物理量应满足
的关系式。____
12．（2023·黑龙江哈尔滨·哈九中校考模拟预测）某实验小组的同学利用如图甲所示的
实验装置验证动能定理并测量小车（含遮光条）的质量
。
（1）下面是实验的主要步骤：
①实验小组的同学用游标卡尺对遮光条的宽度进行了测量，读数如图乙所示，则遮光
条的宽度
__________
；
②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑；
③取下托盘和砝码，测出其总质量为
，让小车从起点由静止出发沿木板下滑，通过
光电门。计算机记录了挡光时间
；
④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板
上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离
，己知重力
11
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加速度为
。
（2）为验证动能定理，小组成员应根据记录的数据作出______________图像，从而得
出结论。
A．
B．
C．
（3）若已知图像斜率为
，那么
__________（结果用字母
表示）。
13．（2023·贵州黔东南·校考模拟预测）某学习小组利用气垫导轨验证动能定理，实验
装置如图所示。滑块在细线的牵引下向左加速运动，导轨上的两光电传感器可显示滑
块通过时的挡光时间
和
。重力加速度为g。
（1）实验过程如下：
a.用天平测出滑块的质量
，小钩码的质量
。本次实验控制两光电
门之间距离保持不变，挡光条宽度
；
b.启动气垫导轨气源，调整气垫导轨水平，将小钩码悬挂在导轨末端下方，并通过牵
引绳与滑块连接，对滑块施加拉力作用；
c.将滑块从气垫导轨右端释放，滑块在拉力作用下依次通过两光电门。记录遮光条通
过光电传感器1、2 时的挡光时间
和
；
d.增加小钩码质量至
，重复步骤c；
e.用牛顿第二定律求出绳上的拉力，请写出拉力的表达式
___________（用M、
m、g 表示）；
f.计算每次实验中滑块动能的变化量；
g.比较拉力对滑块做的功与滑块动能变化量在误差允许范围内是否相等。
（2）滑块通过光电传感器1、2 的速度大小分别为___________、___________。（用
题目所给符合表示）
14．（2023·安徽合肥·合肥一六八中学校考模拟预测）某实验小组设计了如图甲所示的
12
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实验装置来验证机械能守恒定律。
（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①用天平分别测出物块A、B 的质量
和
（
的质量含遮光片）；
②用20 分度游标卡尺测量遮光片的挡光宽度d，示数如图乙所示，游标卡尺的示数为
___________cm；
③将重物A、B 用轻绳按图甲所示连接，跨放在轻质定滑轮上，一个同学用手托住重
物B，另一个同学测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，之后释放重物B 使
其由静止开始下落。测得遮光片经过光电门的时间为
，则重物B 速度的大小为
___________。（用题目给定的或测得的物理量符号表示）
（2）要验证系统（重物A、B）的机械能守恒，应满足的关系式为___________（用质
量
、
，重力加速度为g，遮光片经过光电门的时间为
，遮光片的宽度d 和距离
h 表示）。
（3）为提高实验结果的准确程度，请写出一条减少误差的建议___________。
15．（2023·云南昆明·统考二模）某同学通过查阅资料得知：弹簧弹性势能表达式为
，k 为弹簧的劲度系数，
为弹簧的形变量。为验证该表达式，该同学
13
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用一劲度系数为
的轻弹簧，利用如图所示装置进行实验。
主要操作步骤如下：
（1） 用游标卡尺测出挡光片的宽度d，用天平测出物块a、b（含挡光片）的质量均
为m；
（2） 将弹簧左端固定在气垫导轨的左侧，右端与a 拴接，把气垫导轨调整至水平，
并使气泵正常工作，弹簧处于自然状态时将a 右侧所处的位置记为O 点；
（3）在O 点右侧某处固定一光电门，用b 将a 向左推使a 右侧对齐P 点（未超出弹簧
弹性限度），测出PO 之间的距离为x，由静止释放a 和b，记下挡光片通过光电门的
挡光时间t，则a 从P 点运动到O 点过程中，a 和b（含挡光片）组成的系统增加的动
能为
___________（用d、t、m 表示），弹簧减少的弹性势能为
___________（用
、x 表示），若在误差范围内，满足
则验证了该表达式；
（4）当a 物块将弹簧再次压缩到最短时，a 的右侧与O 点距离为L，则___________。
A．
B．
C． L=x
16．（2023·海南·统考模拟预测）某实验小组用如图1 所示装置验证机械能守恒定律，
已知当地重力加速度为
。操作步骤如下：
①调整光电门位置使直径为
的小钢珠竖直下落过程中球心通过光电门
；
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②用游标卡尺测量小钢珠的直径
如图2 所示，读数为_________
；
③通过带有刻度尺的竖直杆测出光电门
间的距离；
④小钢珠从
点由静止开始下落，经过光电门
，用数字计时器（末画出）记录挡
光时间分别为
；
⑤多次改变光电门
的位置，重复步骤③④，获得多组数据，根据测量数据可以通
过描绘以为纵轴，以________（填选项前的字母）为横轴的图像来验证机械能是否
守恒。若图像是过原点的直线，且图像斜率
_______（用已知量和测量的字母表
示）即可验证机械能守恒定律。
A．
B．
C．
D．
17．（2023·重庆·校联考三模）阿特伍德机是著名的力学实验装置。如图甲所示，绕过
定滑轮的细线上悬挂质量相等的重物A 和重物B，在重物B 下面再挂重物C 时，由于
速度变化不太快，便于验证规律或者测量物理量。
（1）某次实验结束后，打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器所用交流电源的频率
为50Hz，则重物A 运动拖动纸带打出H 点时的瞬时速度为______m/s（结果保留三位
有效数字）；
（2）某同学利用本装置验证“牛顿第二定律”和“机械能守恒定律”，若重物C 的质
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量为m，重物A、B 质量均为M，已知当地的重力加速度为g，若牛顿第二定律成立，
则重物A 的加速度的表达式为
______，某次实验中从纸带上测量A 由静止上升H
时对应计时点的速度为v，则验证系统机械能守恒定律的表达式是______（用上述物理
量表示）。
18．（2023·山西运城·统考三模）某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
滑块和遮光条的总质量为M，槽码共有6 个，每个槽码的质量均为m。
（1）先用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则
__________
。
（2）实验开始前要调整气垫导轨水平，不挂槽码和细线，接通气源，轻推滑块使其从
轨道右端向左端运动，如果发现遮光条通过光电门2 的时间小于通过光电门1 的时间，
则可调节旋钮P 使轨道左端__________（选填“升高”或“降低”）一些，直到再次
轻推滑块使其从轨道右端向左端运动，遮光条通过光电门2 的时间等于通过光电门1
的时间。
（3）取走光电门1，细线上悬挂6 个槽码，让滑块从气垫导轨上A 点（图中未标出）
由静止释放，记录滑块通过光电门2 时，遮光条挡光时间，测出A 点到光电门2 的距
离为x，若式子__________（用给出的物理量符号表示）成立，则机械能守恒定律得到
验证。
19．（2023·湖北·模拟预测）某同学设计了如图甲所示的装置来测量当地的重力加速度。
A、B 为材料不同的小桶，其中小桶A 上装有遮光片，B 内装有若干质量均为m 的金
属球，两个小桶用绕过光滑定滑轮的轻绳连接，竖直标尺下端固定有光电门。开始时
系统处于静止状态，测得绳子的拉力为Mg，并记下遮光片在标尺上对准的位置。
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（1）用游标卡尺测遮光片的宽度d，如图乙所示，则d=______cm；
（2）将小桶B 内的一个小球放到小桶A 中，然后由静止释放小桶A，记录遮光片通过
光电门的遮光时间t，通过刻度尺测出小桶A 释放时遮光片到光电门的距离h，则遮光
片通过光电门时小桶B 的速度v=______，小桶A 的加速度a=______；（用d、t、h 表
示）
（3）将小桶B 中的2 个，3 个，4 个……n 个小球转移到小桶A 中，仍由静止释放小
桶A，并保持每次小桶A 下落的初始位置不变，测得多组遮光片通过光电门所对应的
遮光时间t，以
为纵轴，以n 为横轴，作出
图像，如果作出的图线过坐标原点
且斜率为k，则当地的重力加速度g=______。
20．（2023·广东·模拟预测）如图所示的实验装置，可用来探究物体在粗糙水平面上的
运动规律。实验器材有：带有定滑轮的平板可认为摩擦因数不变、带有遮光片的滑块
（总质量为m）、钩码若干总质量为
、光电门、数字计时器、游标卡尺、刻度尺。
实验步骤如下：
测量遮光片的宽度d；
.在平板任意位置标记遮光片中心处位置为A，在A 点左侧标记一位置O 点；
将光电门固定于平板上A 点的右侧B 点，并与数字计时器相连；
用刻度尺测量A、B 间的距离L；
在O 点释放物块，滑块在钩码牵引下开始运动，记录滑块的遮光时间
；
.改变光电门的位置，记录多次滑块从O 点释放后经过光电门的时间。
根据实验数据做出的
图像为一条直线，并测得
图像斜率为k、纵轴截距
为b、
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（1）如图所示为游标卡尺测量遮光片的读数，测得其宽度
___________mm。
（2）由图像信息可知物块经过A 点时的速度为___________，滑块在平面上运动的加
速度
___________。
若利用光电门及公式
测量滑块在B 点时的速度，其测量值___________真实值
（选填“等于”、“大于”或“小于”）。
（3）若当地重力加速度g 已知，利用该实验也可以测量出物体与平板间的动摩擦因数
=________（用m0、m、k、d 和g 表示）。
21．（2023·陕西·统考一模）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度
尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示。弹簧的劲度系数为
，原长
为
，钩码的质量为
。已知弹簧的弹性势能表达式为
，其中
为弹簧的劲
度系数，
为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为
。
（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为
。接通打点
计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上
升阶段的部分纸带如图所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为
，（在误差允许
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范围内，认为释放钩码的同时打出A 点），且
非常小。从打出A 点到打出
点时间
内，钩码的机械能增加量为______，弹簧的弹性势能减少量为______。（结果用题中
给出的字母表示）
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能
增加量分别与钩码上升高度的关系，如图所示。由图可知，随着增加，两条曲线在
纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______
A．纸带与打点计时器之间存在摩擦力
B．钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大
C．弹簧形变量越来大，使得弹性势能减少越来越快
D．此过程物块加速度变小，使得动能增加越来越慢
22．（2023·云南·一模）一学生小组利用给定的器材验证机械能守恒定律，步骤如下：
（1）分别测量给定的两物块的质量，质量大的为物块1，其质量记为
；质量小的为
物块2，其质量记为
；
（2）按图（a）所示组装器材：物块1、2 由跨过轻质定滑轮的细绳连接：物块2 下端
与打点计时器纸带相连，初始时，托住物块1，两物块保持静止，且纸带竖直绷紧，
打点计时器所用的交流电源频率为
，相邻两次打点的时间间隔记为
。
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（3）接通打点计时器的电源，释放物块1，两物块开始运动，打出的纸带中的一段经
整理后如图（b）所示，每两个相邻的点之间还有4 个打出的点未画出，将相邻点的间
距依次记为
和
，测量并记下它们的大小；
（4）利用上述表示各物理量的符号和重力加速度的大小g 完成下列填空：在打出图
（b）中B 点时，物块的运动速度大小为______；从打出B 点到打出E 点，系统动能增
加量为
______，系统的重力势减少量为
______；
（5）该小组的实测数据为
，
，
，
，
，
，
，取
，则
______J，
______J，两者的相对偏差
_______
，如果
，则可认为
本实验验证了机械能守恒定律。（结果均保留2 位有效数字）
（6）写出一条本实验产生实验误差的原因：_______。
23．（2023·江西上饶·统考二模）某同学用如图甲所示的实验装置来探究绳子拉力做功
与小车动能变化的关系。在水平桌面上放有一端装有定滑轮的气垫导轨，气垫导轨上
固定有相距为L 的甲、乙两个光电门，光电门用来测量遮光片通过光电门的遮光时间，
滑块经绕过定滑轮的轻质细绳与装有砂的砂桶连接。请完成下面问题：
（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度。
①测量时需要用到图乙中的B，B 的名称是___________。
②测量结果如图丙所示，则遮光片的宽度为___________
。
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（2）本实验中，力传感器、沙和沙桶的总质量m___________（选填“需要”或“不
需要”）远小于小车和遮光片的总质量M。
24．（2023·江苏常州·江苏省前黄高级中学校考二模）（1）如图1 所示为实验室常用
的力学实验装置。关于该装置，下列说法正确的是___________。
A．利用该装置做研究匀变速直线运动的实验时，必须平衡小车和木板间的摩擦力
B．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，可以将木板带有打点计时器的一端适
当垫高来平衡摩擦力
C．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，每次改变小车的质量后必须重新平衡
摩擦力
D．平衡摩擦力时，需要悬挂钩码，轻推小车后，判断小车运动是否为匀速运动
（2）某实验小组成员用如图2 所示的装置做“探究外力做功与物体动能变化关系”实
验．
①实验中，下列措施可以减小实验误差的有_________。
A．使钩码的质量远小于小车的质量
B．先释放小车，然后接通电源
C．打点计时器选用电磁打点计时器而不用电火花打点计时器
D．调节定滑轮高度，使连接小车的细线平行于木板
②如图3 为按正确的操作打出的一条纸带，纸带上标出的点为计数点，相邻计数点时
间间隔为T，重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，则A 点的速度可以表
示为_____________，记录此次实验中力传感器的读数为F，已知小车的质量为M，钩
码的总质量为m，则实验中要探究的结果为_______________（用合适的已知量和纸带
上标出的量表示）。
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③若实验小组成员实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，已知小车与木板间动摩擦
因数恒定不变，根据多次实验数据画出了小车动能变化
与所测合力对小车所做功
W 的关系图像，此图像应该是_______。
A．
B．
C．
D．
25．（2023·山东潍坊·统考二模）某同学利用如图甲所示的实验装置探究合外力做功与
物体动能改变量之间的关系．
实验步骤如下：
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d，测得小车（含遮光条）的质量为M，用刻度尺测
出两光电门中心间的距离为L．调节滑轮高度，让细线与木板始终平行．已知重力加
速度为g；
②挂上沙桶，调节木板的倾角，使小车沿木板下滑时通过甲、乙两光电门的遮光时间
相同；
③取下沙桶，测得沙和沙桶的总质量为m．将小车从木板上端由静止释放，分别记录
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小车通过两光电门甲、乙时的遮光时间
、
；
④改变沙桶总质量和木板倾角，重复步骤②③；
⑤进行数据处理．
回答下列问题：
（1）游标卡尺示数如图乙所示，则遮光条的宽度
________
；
（2）取下沙桶后，小车加速运动过程中受到的合外力大小为____________（用所给物
理量符号表示）；
（3）若小车下滑过程中满足表达式___________________（用所给物理量符号表示），
则说明合外力做的功等于动能的改变量．
26．（2023·陕西铜川·校考一模）学习小组的同学们准备探究“做功与物体动能变化的
关系”，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，另外他们还找到打点计时器所
用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、砝码若干。实验步骤如下：
①测量滑块的质量
；
②将长木板右端垫起，平衡滑块与木板之间的摩擦力；
③接通电源后静止释放滑块，滑块在细线拉动下拉着纸带一起运动。
图乙是实验中打出的一条纸带。
（1）打点计时器所用交流电的频率为
，在纸带上每5 个点取一个计数点，用刻
度尺量出相邻计数点之间的距离，
、
、
、
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、打
点时小车的速度
___________
，打
点时小车的速度
___________
。（结果均保留三位有效数字）。
（2）用天平测得滑块的质量为
，
取
考虑实验过程中存在误差后，
请判断此次实验中使用的小沙桶及细沙的总质量可能为：___________。
A．
B．
C．
D．
27．（2022·浙江·校联考模拟预测）（1）如图所示是某同学组装的实验装置，关于该
实验装置的用途下列说法正确的是___________。
A．可以用来验证机械能守恒定律 B．可以用来验证平抛运动的规律
C．可以验证自由落体运动规律 D．可以用来验证加速度与质量之间的关
系
（2）下图为某物理实验小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，（说明：实
验中橡皮筋型号相同）
①除了实验所需的导线、复写纸、纸带，你认为下图中多余的实验器材是___________。
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A．
B．
C．
D．
②关于橡皮筋的有关说法正确的是___________。
A．橡皮筋做功是恒力做功
B．橡皮筋应该设法固定在小车上
C．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
D．若橡皮筋伸长量变为原来的2 倍，则橡皮筋做功也增加为原来的2 倍
28．（2023·湖北·模拟预测）某研究小组利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图
如图甲所示：首先用天平测量滑块和遮光条的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺
测量遮光条的宽度d；然后调整气垫导轨水平，调整轻滑轮使细线水平；实验时每次
滑块都从同一位置A 处由静止释放，用x 表示滑块从位置A 到光电门的距离，用Δt 表
示遮光条经过光电门所用的时间。
（1）测量d 时，游标卡尺的示数如图乙所示，读数为________ cm。
（2）该实验____________________满足M>>m（填“需要”或“不需要”）。
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（3）以滑块（包含遮光条）和重物组成的系统为研究对象，在实验误差允许的范围内，
若满足关系式________________（用实验测得的物理量的字母表示），则可认为验证
了动能定理。
29．（2023·内蒙古呼和浩特·统考二模）用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系，
木板上固定两个完全相同的遮光条
，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与
弹簧测力计C 相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D 上，轨道放在水平桌面
上，P 为小桶（内有砂子），滑轮质量、摩擦不计，
（1）实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是____________．
A．使绳的拉力等于小桶P 的重力
B．平衡摩擦力使细线的拉力等于小车的合力
C．能够让小桶匀速运动
D．使弹簧测力计的示数等于小桶P 重力的一半
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度
______
。
（3）实验主要步骤如下：
①测量木板（含遮光条）的质量
，测量两遮光条间的距离
，按图甲所示正确连接
器材；
②将木板左端与轨道左端对齐；静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测
力计示数F 及遮光条B、A 先后经过光电问的时间为
，则遮光条B、A 通过光电
门的过程中木板动能的变化量
__________，合外力对木板做功，
___________。（以上两空用字母
表示）
③在小桶中增加砂子，重复（2）的操作，比较W、
的大小，可得出实验结论。
30．（2023·江西赣州·统考一模）某同学利用如图1 所示的实验装置探究动能定理并测
量小车（含遮光条）的质量M，已知重力加速度g。
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（1）具体实验步骤如下：
①该同学用游标卡尺对遮光条的宽度进行了测量，读数如图2 所示，则遮光条的宽度d
=___________cm；
②按图1 所示安装好实验装置，连接小车的细绳与长木板平行，挂上砂桶（含少量砂
子）；
③调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门时
遮光条的挡光时间相等；
④取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的总质量m，并记下；
⑤保持长木板的倾角不变，不挂砂桶，将小车置于长木板上靠近滑轮的位置，由静止
释放小车，记录小车先后通过光电门甲、乙时的挡光时间；
⑥重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复③④⑤步骤。
（2）若遮光条的宽度为d，光电门甲、乙之间的距离为L，通过光电门甲、乙时挡光
时间分别为t1、t2，该同学根据
计算出每次实验的
，并通过数据作
出
图像，图像的延长线恰好可以经过坐标原点，根据图像能得出的实验结论
是___________________________________________________________________，若已
知图像斜率为k，那么M=___________（结果用字母k、g、d、L 表示）。
31．（2023·河南开封·统考二模）某同学利用如图所示的装置验证动能定理。在气垫导
轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮和动滑轮与
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弹簧测力计相连。实验时，测出光电门1、2 间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块
和遮光条的总质量为M，钩码质量为m。
（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d 时，游标卡尺的示数如图所示，则
___________cm；
（2）完成下列实验步骤中的填空：
①安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；
②实验时要调整气垫导轨水平，不挂钩码和细线，接通气源，释放滑块，如果滑块能
在气垫导轨上静止，则表示气垫导轨已调整至水平状态；
③挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录滑块通过光电门1 的时间
和通过光电
门2 的时间
，若弹簧测力计的示数为F，则滑块所受合外力做的功
___________
（用题目中出现的物理量表示），动能变化量
，如果表达
式
成立，则动能定理即可得到验证；
④改变钩码的质量，重复步骤③，求得滑块在不同合力作用下的动能变化量
。
（3）对于上述实验，下列说法正确的是___________
A．滑块的加速度大小是钩码加速度大小的2 倍
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B．弹簧测力计的读数为滑块所受合外力的大小且等于所挂钩码重力的一半
C．实验时两光电门之间的距离尽量大一些
D．钩码的总质量m 应远小于滑块和遮光条的总质量M
（4）如果实验时，总有W 的值略小于
，造成的原因可能是___________
A．空气阻力
B．遮光条太窄
C．气垫导轨未调水平，需要将调节旋钮P 上调，使气垫导轨左端稍微升高一些
D．气垫导轨未调水平，需要将调节旋钮Q 上调，使气垫导轨右端稍微升高一些
32．（2023·上海静安·统考一模）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶
材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图所示的装置，让小球从某一高度由静止释放，
与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释
放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
（1）实验时，操作顺序应为______（选填“A”或“B”，其中A 为“先点击记录数据，
后释放小球”，B 为“先释放小球，后点击记录数据”），记录小球第一次和第二次
通过光电门的遮光时间
和
．
（2）小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为______能．已知小球的质量为m、直径
为d，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失
______（用字母m、d、
和
表示）．
（3）请分析说明，可以采取什么办法减小实验误差？________________________
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