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考点31 实验七 验证机械能守恒定律
强基固本对点练
1.[2024·天津市第二南开中学质量检测]在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时
器所用电源频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9.80 m/s2，实验步骤如下：
A．按照图示的装置安装仪器；
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．接通电源开关，然后释放重物，打出一条纸带；
E．测量纸带上打出的某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
按实验要求正确地操作并选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C 到第一个点的距
离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s).
(1)上述步骤中没有必要进行的步骤是________(填实验步骤前的字母)；操作不恰当的步
骤是________．(填实验步骤前的字母)
(2)打点计时器打下计数点B 时，物体的速度vB＝________ m/s(计算结果保留两位有效
数字)
(3)如果所用重物的质量为1.00 kg，从起点O 到打下计数点B 的过程中，重力势能减少
量是ΔEp＝________J，此过程中物体动能的增加量ΔEk＝________J；(计算结果保留两位有
效数字)
(4)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及物体下落
的高度h，忽略空气阻力的影响，则以v2
2 为纵轴、以h 为横轴画出的图像是下图中的________．
2．[2024·安徽省合肥市四中月考]如图甲所示，是利用自由落体运动装置进行“验证机
械能守恒定律”的实验．
(1)关于本实验，下列说法正确的是________；
A．重物最好选择密度较小的木块
B．实验需要用天平测量物体的质量
C．实验时先接通电源，后释放纸带
D．若某同学通过描绘v2h 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9.8
(2)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中O 点为打点计
时器打下的第一个点，A、B、C 为三个计数点，用刻度尺测得OA＝4.89 cm、OB＝7.42 cm、
OC＝9.69 cm.已知重物质量为1.0 kg，低压交流电源的频率为50 Hz，重力加速度g＝10 m/s2，
则OB 段对应的重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J，重物的动能增加量ΔEk＝
________J(所有计算结果均保留3 位有效数字)，在实际运动过程中系统动能的增加量ΔEk
总小于系统势能的减少量ΔEp，产生这个系统误差的原因是___________________________．
(3)乙同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物P 和Q 分别进行实验，测得几组数
据，并作出v2h 图像如图丙所示，由图像可判断Q 的质量________ (填“大于”或“小于”)P
的质量．
3．[2024·海南省天一大联考]某同学利用频闪照相机和气垫导轨做“验证机械能守恒定
律”的实验，实验装置如图1 所示．实验的主要步骤如下：
A．用天平测出滑块的质量m＝0.2 kg；
B．将安装有刻度尺的气垫导轨调整到倾角θ＝24°的倾斜状态(sin 24°＝0.4)；
C.将滑块从导轨的顶端由静止释放，使用频闪照相机对滑块进行拍摄，频闪照相机每隔
T＝0.05 s
拍摄一次．某次拍摄后得到的照片如图2 所示，该同学在实验中测得影像间对应的实际
距离分别为s1＝2.42 cm，s2＝3.41 cm，s3＝4.37 cm，s4＝5.34 cm.已知当地的重力加速度g
＝9.8 m/s2.
结合以上实验数据，完成下列填空：(计算结果均保留3 位有效数字)
(1)滑块在位置B 时的速度大小为________m/s.
(2)滑块由B 运动至D，重力势能的减小量为________J，动能的增加量为____________J，
在误差允许的范围内，认为滑块下滑过程机械能守恒．
(3) 写出两条产生误差的可能原因：①________________________ ；
②________________________．
培优提能模拟练
4.[2024·江西省赣州市十八县市区二十三校联考]某物理小组利用如图甲所示的装置
“验证机械能守恒定律”实验，当地的重力加速度大小为g.
(1)为了提高实验精确度，小球应选用________．
A．密度较大的实心球
B．密度较小的塑料球
(2)用如图乙所示的游标卡尺测量小球的直径，如图丙所示，则小球的直径d＝
________cm.
(3)将数字计时器固定在恰当位置，接通数字计时器电源，释放小球，光电门显示小球
的遮光时间为Δt，为完成该实验，下列说法正确的是________．
A．用天平测量小球的质量m
B．用刻度尺测量小球释放位置到光电门的高度h
C．用秒表测量小球从释放至运动到光电门的时间t
(4)若关系式
d2
（Δt）2 ＝________成立，即验证了小球下落过程中机械能守恒．
5．[2024·辽宁省重点高中协作体联考]小明同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定
律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A 点．光电门固定在A 的正下方，
在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条(质量可忽略不计).将钢球拉至不同位置由静
止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t 可由计时器测出，取经过光电门过程中的平均速度
作为钢球经过A 点时的瞬时速度．记录钢球每次下落时细线与竖直方向的夹角θ 和计时器
示数t，计算并比较钢球在释放点和A 点之间的重力势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，
就能验证机械能是否守恒．
(1)已知钢球质量为m，悬点O 到钢球球心的距离为L，重力加速度大小为g，则ΔEp
＝________(用m、θ、L、g 表示)
(2)用ΔEk＝1
2 mv2 计算钢球动能变化的大小．利用游标卡尺测量遮光条宽度，示数如图
乙所示，其读数为________mm.某次测量中，计时器的示数为0.002 s，则钢球的速度大小为
v＝________ m/s(计算结果保留三位有效数字).
(3)下表为该同学的实验结果：
ΔEp(×10
－2 J)
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
ΔEk(×10
－2 J)
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
他发现表中的ΔEp 与ΔEk 之间存在明显差异，可能的原因是________．
A．是由于空气阻力造成的
B．夹角θ 测量值偏大造成的
C．测得的速度比小球的实际速度大造成的
D．遮光条宽度测量值偏小造成的
