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第21 讲 实验：验证机械能守恒定律
目录
01 课标达标练
题型01 教材原型实验
题型02 创新拓展实验
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 教材原型实验
1.某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止
开始自由下落。实验所用交流电源的周期为T=0.02s，重力加速度为g=9.80 m /s
2。
(1)如图所示实验装置中，器材安装摆放使用正确的是 。
A．
B．
C．
D．
(2)图甲是实验中得到的一条纸带。O点为重锤自由下落时的起始点，A 为记录的第二个点，并在纸带上选
取另外三个连续打出的点B、C、D，将刻度尺“0 刻度”对准O 点，依次读出其他各点到O 的距离，通过
计算得到了它们之间的距离sA、sB、sC和sD。其中C 在刻度尺上位置如图乙所示，其读数为
cm 。若要验证重锤从O 点运动到C 点的过程中机械能守恒：
1
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①O 点和A 点之间的距离s A应接近 mm（保留一位有效数字）；
②需验证的表达式为 （用题中给出的字母表示）。
(3)选用不同的重锤，按正确操作得到了两条纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出。应选用下面的纸带
（选填“丙”或“丁”）来验证机械能守恒定律更合理，并简要说明理由： 。
2.（2025·四川德阳·高三月考）在利用如图所示的装置验证机械能守恒定律的实验中
(1)下列操作正确的是____
A．打点计时器应接到直流电源上
B．先释放重物，后接通电源
C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器
(2)如下图所示，为实验中所得到的甲、乙两条纸带，应选 （选填“甲”或“乙”）纸带好。
(3)实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它
2
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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，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ΔEp 减= （用已知字母表示），
动能变化量ΔEk= （用已知字母表示）。
(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，主要的原因是_____。
A．利用公式v=gt 计算重物速度
B．利用公式v =√2gh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
3.泸州高中艺体科技节中，某实验小组用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。同学们让重物由静
止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示。O 点是打下的第一个点，A、B、C 和D 为
另外四个连续打下的点。
(1)关于本实验，下列说法正确的是______________（多选）。
A．为降低空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物
B．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上
C．本实验必须测量重物的质量
D．为在纸带上打下尽量多的点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源
3
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(2)已知交流电源的频率为50Hz，重物的质量为100g，当地重力加速度大小为g=9.8m/s²，则从O 点到C
点，重物的重力势能变化量的绝对值为|Δ Ep|= J，在打下C 点时重物的动能为EkC
=
J。（计算结果均保留2 位有效数字）
(3)比较（2）问中的计算结果，发现重力势能的减少量小于动能的增加量，试分析可能产生这一实验误差
的原因______________（选填序号）。
A．由于有阻力的影响
B．接通电源前释放了纸带
C．电源电压低
4.（2025·四川巴中·高三月考）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，重锤带动纸带从静止开始自由下
落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量分析，可进行验证机械能
守恒定律实验。已知当地重力加速度为g。
(1)除图甲所示的装置之外，还必须使用的测量工具是 。
(2)打出的纸带如图乙所示，某同学对该纸带进行以下处理：
①先分别测量出A 点到B、C、D、E、F、G 点的距离h；
②分别计算在纸带上打下B、C、D、E、F 点时重锤下落的速度v，作出v
2−h图像；
③由电脑拟合得到图线的纵截距b 和斜率k。
完成以下问题：
.
ⅰ打下A 点时重锤下落的速度v A= ；
.
ⅱ在实验误差允许范围内，图像斜率近似等于 ，则可认为重锤下落过程机械能守恒；
.
ⅲ假设题述实验在真空环境中进行，作出的v
2−h图线的纵轴截距为b
′、斜率为k
′，则b
′ b，k
′
k（选填“>”“=”或“<”）。
4
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5.某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器：
(1)下列关于该实验说法正确的是（ ）
A．必须在接通电源的同时释放纸带
B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量
C．为了验证机械能守恒定律，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点
(2)按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O 是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、
B、C、D、E 到O 点的距离h 值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，重锤质量为500g，当地重力加速
度为9.80 m/s
2。在打O 点到C 点的这段时间内，重锤动能的增加量Δ Ek= J，重锤重力势能的减少
量Δ Ep= J（结果均保留三位有效数字）。
(3)该同学进一步求出纸带上其它点的速度大小v，然后作出相应的1
2 v
2−h图像，画出的图线是一条通过坐
标原点的直线。该同学认为：只要图线通过坐标原点，就可以判定重锤下落过程机械能守恒，该同学的分
析 （选填“合理”或“不合理”）。
6. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，使质量为m 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的
点如图所示。选取一条符合实验要求的纸带，O 为打点计时器在纸带上打出的第一个点，A、B、C 为从合
适位置开始连续选取的三个计时点，它们到O 点的距离分别为h1、h2、h3。已知打点计时器的周期为T，
当地的重力加速度为g，那么：
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(1)本实验应当___________（填字母）。
A．先释放纸带
B．先开启打点计时器
(2)打B 点时重物的瞬时速度vB= 。（用题中所给物理量表示）
(3)从O 点到B 点，重物重力势能的减少量为 。（用题中所给物理量表示）
(4)若测出纸带上多个点到O 点之间的距离h，根据纸带算出这些点的速度v，则以h 为横轴，v
2
2
为纵轴，
画出的图像是下列图像中的___________。
A．
B．
C．
D．
02 创新拓展实验
7.（2025·四川达州·一模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子
上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面
画上一条痕迹（时间间隔为T）。如图乙，在钢柱上从痕迹O 开始选取5 条连续的痕迹A、B、C、D、E，
测得它们到痕迹O 的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。
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(1)若电动机的转速为3000r/min，则T = s。
(2)为验证机械能是否守恒，需要比较钢柱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
(3)设各条痕迹到O 的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出v
2−h图像，发现图线接近一条倾斜的直
线，若该直线的斜率近似等于 ，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。
(4)该同学用两个质量分别为m1、m2的圆柱P 和Q 分别进行实验，多次记录下落高度h 和相应的速度大小
v，作出的v
2−h图像如图丙所示。P、Q 下落过程中所受阻力大小始终相等，对比图像分析正确的是
。
A．m1大于m2 B．m1等于m2 C．m1小于m2
8.某同学设计出如图1 所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心
经过光电门1 和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1、Δt2，已知小球的直径为d，当
地的重力加速度为g。
(1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量_______（填选项序号）。
A．小球的质量m
B．光电门1 和光电门2 之间的距离h
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C．小球从光电门1 到光电门2 下落的时间t
(2)保持光电门1 位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出
1
(Δt2)
2
随h变化的图像如图2
所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率k1= （用题中所给的物理量符号表示），就可以验
证小球下落过程中机械能守恒。
(3)实验中小钢球通过光电门的平均速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）小钢球球心通过
光电门时的瞬时速度。
9.某实小组设计了如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绳和滑轮的质量忽略不计，轮与轴之间
的摩擦忽略不计。
(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4 m0和3m0（A 的质量含遮光片）。
②用游标卡尺测得遮光条的宽度d 如图乙所示，则遮光条的宽度d = 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，一同学用手托住重物B，另一同学测量出挡
光片中心到光电门中心的竖直距离h，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Δt，则此时重物B 速度vB= （用d、Δt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：gh= (
d
Δt)
2
。
10.（2025·四川遂宁·高三月考）某小组利用下图所示的气垫导轨实验装置验证机械能守恒定律，主要实验
步骤如下：
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A．将桌面上的气垫导轨调至水平；
B．测出遮光条的宽度d
C．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l
D．由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间Δt
E.秤出托盘和砝码总质量m、滑块（含遮光条）的质量M
已知当地重力加速度为g，回答以下问题（用题中所给的字母表示）：
(1)本实验中 （选填“需要”或“不需要”）满足m 远小于M；
(2)遮光条由静止运动至光电门的过程，系统动能增加了 ；若系统机械能守恒，应满足
。
11.某实验小组在验证机械能守恒实验时采用了如图所示的实验装置，质量分别为m 和M 的两个立方体重
物A、B，用不可伸长的轻绳悬挂在定滑轮的两侧，其中重物B 的左侧带有一水平遮光片。在铁架台的E、
F 两点固定两个光电门，并测得两个光电门间的距离为h。将重物B 拉到如图所示的位置释放，其通过两
光电门时的遮光时间分别为Δt1和Δt2。已知遮光片的宽度为d，当地的重力加速度为g，m＜M，据此回答
以下问题：
(1)重物B 下落到光电门E 时的速度大小为 。（用题中所给物理量的字母表示）
(2)重物B 下落的过程中，其机械能在 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。若重物B 从光电
门E 到光电门F 的过程中，A、B 组成的系统机械能在误差允许范围内满足关系式 （用题中所给物
理量的字母表示）时，可认为A、B 组成的系统机械能守恒。
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12.某同学设计“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。铁架台放在水平台面上，上端安装电磁
铁，接通电磁铁的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个光电门，光电门连接的数字计时器能记录下
小球下落时经过光电门的时间。实验中测出小球直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开电磁
铁开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t。已知当地的重力加速度大小为g。
(1)下列关于实验的说法正确的是__________。
A．实验时必须用天平测出小球的质量
B．实验时应选用体积小、质量大的小球
C．可用v =>¿来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒
D．可用v =√2 gh来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒
(2)小球经过光电门时的速度大小v = （用题目中给定的物理量符号表示）。
(3)调整电磁铁位置，得出多组h、t数据，并画出了如图乙所示的h−1
t
2图像，若在误差允许范围内，图像
的斜率k = （用题目中给定的物理量符号表示），则机械能守恒定律成立。
(4)考虑到断开电磁铁开关时电磁铁线圈对小球的吸引力不会马上消失，实际上小球的重力势能减少量
（填“大于”“小于”或“等于”）动能增加量。
13.（2025·四川成都·高三月考）一兴趣小组“用DIS 研究机械能守恒定律”的实验装置如图所示。实验
时，将一光电门先后分别固定在竖直板上的D、C、B、A 四点，最低点D 作为零势能点。现将摆球从某固
定位置释放，就可以计算出摆球经过A、B、C、D 各点时的速度。再用刻度尺分别测出A、B、C 各点相对
D 点的高度h．运用所得数据，可以验证摆球的机械能是否守恒。测出部分数据如下表：
位置
A
B
C
D
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高度
h/m
0.06
0.04
0.02
0
势能
Ep/J
0.0177
0.0118
①
0.0000
动能
Ek/J
0.0328
0.0395
0.0444
0.0501
机械能
E/J
0.0505
0.0513
②
0.0501
(1)当摆球经过光电门时，光电门自动记录遮光时间。若摆球的直径为d，挡光时间为Δt，则摆球经过光电
门时的速度大小为 ；
(2)操作时，从右（左）侧某一高度由静止释放摆球，可以观察到摆球摆到左（右）侧的最高位置与释放点
基本在 ；
(3)表中①处数据应为 ，表中②处数据应为 ；
(4)另一小组记录了每次光电门所在的高度h 及其相应的挡光时间Δt后，绘制了1
Δt −h和1
Δt
2 −h四幅图
像。若机械能守恒，则下列图像中正确的是______。
A．
B．
C．
D．
(5)实验测得摆球在B 点的机械能明显比在A、C 和D 的机械能大，其原因可能是 （写出一条即
可）。
14.（2025·四川成都·模拟预测）某同学用如图1 所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光条）组成的系统
机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的拴接点( A ，B)
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在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。物块连同遮光条的总质
量为m，弹簧的劲度系数为k，弹性势能Ep= 1
2 k x
2（x为弹簧形变量），重力加速度为g，遮光条的宽度
为d，物块释放点与光电门之间的距离为l（d远远小于l ）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的
时间t∘
(1)改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从B点静止释放，记录多组l和对应的时间t，作出1
t
2 −l图像
如图2 所示，若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证正确的关
系式是______。
A．1
t
2 =−
k
md
2 l
2+ 2 g
d
2 l
2
B．1
t
2 =−
k
md
2 l
2+ 2g
d
2 l
(2)在（1）中的条件下，l =l1和l =l3时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为Epl和Ep3，则
E p1−E p3= （用l1,m,l3, g表示）。
(3)在（1）中的条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为 （
m, g,k表示）。
15.（2025·四川南充·二模）用如图所示的装置验证物块A和物块B（含遮光条）组成的系统机械能守恒光电
门在铁架台上的位置可竖直上下调节，滑轮和细绳质量及各处摩擦均忽略不计，A、B（含遮光条）质量
相等，实验时将物块B由静止释放。
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(1)若遮光条宽度为d，遮光条的挡光时间为Δt，则物块B通过光电门的速率为 ，此时物块A的速
率为 。
(2)改变遮光条与光电门之间的高度h（满足h远大于d)，多次实验，测出各次的挡光时间Δt，在以1
h
为横
轴、Δt
2为纵轴的平面直角坐标系中作出图像，该图像的斜率为k，在误差允许范围内，若k = （用
重力加速度g和题中d表示），则验证了该系统机械能守恒。
16.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（图中滑轮为轻质滑轮）。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，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，每
相邻两计数点间还有4 个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m1=100g、m2=300g，
g=9.8 m/s
2（结果保留3 位有效数字）。则：
(1)在纸带上打下计数点5 时的速度v5= m/s；
(2)在打点0~5 过程中系统动能的增加量Δ Ek= J，系统势能的减少量Δ Ep= J，由此
得出的结论是 。
17.某实验小组利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。主要实验步骤如下：
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①测量遮光片的宽度d；
②用手托住滑块，使其保持静止，测出遮光片到光电门的距离x、垫块的厚度h、气垫导轨左端到垫块左端
的距离L；
③接通气泵，将滑块由静止释放；
④记录遮光片经过光电门的时间t。
⑤改变滑块的位置，重复实验。
(1)遮光片通过光电门时的速度大小v＝ （用题中所给物理量符号表示）。
(2)关于本实验的说法正确的是________。
A．实验时必须测出含遮光片的滑块质量
B．实验时选用宽些的遮光片可以减小误差
C．将滑块从离光电门更远的位置释放可以减小误差
(3)若已知含遮光片的滑块质量为m，重力加速度大小为g，滑块从释放到经过光电门的过程中减小的重力
势能Δ Ep= ，增加的动能Δ Ek= ，在实验误差范围内Δ Ep= Δ Ek，可证明滑块下滑过程
中机械能守恒。
18.儿童竞技软弹枪可以发射带吸盘的标枪弹，打中标靶上不同位置可获得不同的分数，适合儿童娱乐竞
技，如图（a）所示，为了提高自己的射击精度，小明同学想探究软弹枪内的弹簧在不同压缩量时对应的
弹性势能大小，进行如下实验步骤。（弹簧处于弹性限度内）
（1）接通电源，调节气垫导轨，当滑块能在导轨任意位置保持静止，说明气垫导轨已调至 ；
（2）将滑块向左推，压缩弹簧至弹簧的压缩量为x，由静止释放滑块，记下挡光片通过光电门的时间t；
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（3）改变滑块的释放位置，记录下多组数据并画出1
t
2 −x
2图像，如图（c）所示。根据图（c）得出弹簧在
不同压缩量时对应的弹性势能的表达式为Ep= （用字母M、L、a、b、x 表示）。如果实验时气
垫导轨未调至水平，而是左端高右端低，则小弹簧弹性势能的测量值比真实值 （选填“偏大”
或“偏小”）。
19.（海南·高考真题）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1 所示：
(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平.
②用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图2 所示，由此读为l= mm.
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s= cm.
④将滑块移至光电门1 左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.
⑤从数字计数器（图1 中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1 和光电门2 所用的时间Δt1和Δt2.
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⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.
(2)有表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：
①滑块通过光电门1 和光电门2 时瞬时速度分别为v1= 和v2= .
②当滑块通过光电门1 和光电门2 时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为EK1=
和EK2= ．
③在滑块从光电门1 运动到光电门2 的过程中，系统势能的减少Δ EP= （重力加速度为g）.
(3)如果Δ EP≈ ，则可认为验证了机械能守恒定律.
20.（北京·高考真题）利用图装置做“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）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）
（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图3 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Δ Ep= ，动能变化
量Δ Ek= 。
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（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 =>¿计算重物速度
B．利用公式v =√2gh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，计算对应计数点的重物速度v，描绘v
2−h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
21.（2025·河南·高考真题）实验小组利用图1 所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源
（频率50 Hz）、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。
(1)下列所给实验步骤中，有4 个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：
（填步骤前面的序号）
①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带
②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点
③用电子天平称量重锤的质量
④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端
⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据
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⑥关闭电源，取下纸带
(2)图2 所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E 到起点的距离。则打出B 点时重锤下落的速度大
小为 m/s（保留3 位有效数字）。
(3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3 所示的v
2−h
关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应 （填“通过”或“不通过”）原点且斜率为
（用重力加速度大小g 表示）。由图3 得直线的斜率k = （保留3 位有效数字）。
(4)定义单次测量的相对误差η=|
Ep−Ek
Ep |×100 %，其中Ep
是重锤重力势能的减小量，Ek
是其动能增加
量，则实验相对误差为η= ×100 %（用字母k 和g 表示）；当地重力加速度大小取g=9.80 m /s
2
，则η= %（保留2 位有效数字），若η<5 %，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。
22.（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1 所示电路研究
热敏电阻的温度特性。
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①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R 随温度t 变化的规律
时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值，这时开关S 应 （填“断开”或
“闭合”）。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻R1、R2与温度t 的关系分别对应图2 中曲线I、Ⅱ
。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一
个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻 （填“R1”或“R2”）
具有相同温度特性。
(2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3 所示，当地重力加速度为g。
①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。
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甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。
你认为 （填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。
②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，
计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度d1=10.0 mm，光电门宽度
d2=20.0 mm。某次测量时，记录通过光电门A 的遮光时间为25.0 ms，则滑块经过光电门A 的速度大小为
m/s。
23.（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d = mm。
（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t1和t2。
（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
Δ E = （用字母m、d、t1和t2表示）。
（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。
24.（河北·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E = 1
2 k x
2，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。
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（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 。
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