2018学年高中物理人教版必修2习题：第七章 机械能守恒定律 第9节

名师精编 优秀教案

实验：验证机械能守恒定律

（满分100分，45分钟完成） 班级_________姓名_________

第Ⅰ卷(选择题 共48分)

一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少

有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。 1．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列说法中正确的是

A．选用重物时重的比轻的好 B．选用重物时体积小的比体积大的好 C．选用重物时密度小的比密度大的好 D．选用重物后要测量其质量

（ ）

2．在《验证机械能守恒定律》的实验中，某同学重复做了四次实验，得到了四条纸带，一、二两点间的距离如下，则应选用哪一条比较恰当

A．1mm C．3mm

B．2mm D．4mm

（ ）

（ ）

3．在《验证机械能守恒定律》的实验中，关于实验误差的说法中，正确的是

A．重物质量的称量不准会造成较大的误差 B．重物质量选用得大些，有利于减小误差 C．重物质量选用得小些，有利于减小误差 D．纸带下落和打点不能同步会造成较大误差

4．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下面叙述正确的是

A．应用天平称出重物的质量

（ ）

B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量 C．操作时应先放纸带，后接通电源

D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上

5．在《验证机械能守恒定律》的实验中，用重锤自由下落的过程验证机械能守恒，下列说法正确的是

（ ）

A．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带 B．必须用天平称量所用重锤的质量

C．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算 D．本实验的系统误差，总是使重力势能的减少量大于动能的增加量

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6．在《验证机械能守恒定律》的实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有 ．．．．

A．用天平称出重锤的质量，用秒表测出重锤下落的时间

B．把电火花计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来 C．把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器的限位孔，用手提着纸带，

（ ）

手靠近电火花计时器的限位孔

D．先接通电源，后释放纸带

7．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列哪一个量的测量值对结果的影响最大（ ）

A．重物下落的高度h B．计时器打点的时间间隔T C．纸带上计数点的速度v D．纸带上计数点间的距离

8．在《验证机械能守恒定律》的实验中，发现重物减少的重力势能总是大于增加的动能，造成这种现象的原因是

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线

上或按要求作答。

9．在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列物理量中需要测量的有___________，通过计

算得到的有___________（填字母序号）

A．重锤质量

B．重力加速度

D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度

A．选用的重物质量过大 B．选用的重物质量较小

C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D．实验数据测量不准确

（ ）

C．重锤下落的高度

10．在《验证机械能守恒定律》的实验中，有下列器材可供选择：

A．铁架台；B．打点计时器；C．复写纸；D．纸带；E．秒表；F．低压直流电源；G．导线；H．电键；I．天平。

其中不必要的器材是___________，缺少的器材是________________________________。

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11．验证机械能守恒定律的实验步骤有：

①把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好。 ②重复上一步的过程，打三到五条纸带。

③把纸带的一端和用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。

④用公式vn?hn?1?hn?1，计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3、……并记录在表格中。 2t⑤接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该再纸带上打出一系列的点。

⑥计算各点的重力势能的减少量mghn和动能的增加量等，将数值填入表格内。

1mvn2，并进行比较，看是否相2 ⑦选择一条点迹清晰，第1、2点间距离接近2mm的的纸带，在起始点标上O，以后各点依次为1、2、3、……用刻度尺测量对应下落的高度h1、h2、h3、……记入表格中。

上述步骤合理的顺序应该是______________________。

v212．在《验证机械能守恒定律》的实验中，若以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给

2v2v2出的－h图象应是___________，才能验证机械能守恒定律。－h图线的斜率等

22于___________的数值。

13．如图1所示，水平桌面上有斜面体A、小铁块B。斜面体的斜面是曲面，由其截面图可

以看出曲线下端的切线是水平的。现提供的实验测量工具只有：天平、直尺。其他的实验器材可根据实验要求自选。请设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到低端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功，要求：

（1）简要说明实验中需测量的物理量。 （2）简要说明实验步骤。

图1

三、计算题：本大题共2小题，计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算

步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

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14．（12分）在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，

查得当地的重力加速度g＝9.80 m/s，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量出各计数点对应刻度尺上的读数如图2所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、

2

B、C、D分别是每打两个点取出的计数点.根据以上数据，可知重物由O点运动到B点

时。

O A B 12.5 19.5 C 28.05 D 38.15 图2

15．（15分）某同学做《验证机械能守恒定律》实验，不慎将一条选择好的纸带的前面一部

分破坏了，剩下了一段纸带上的各个点间的距离，他测出的结果如图3所示，已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g＝9.8 m/s，利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒。

12.823.233.644.054.36cm2

（1）重力势能的减少量为多少？ （2）动能的增加量是多少？

（3）根据计算的数据可得出什么结论？产生误差的主要原因是什么？

图3 参考答案

一、选择题： 1．【答案】AB

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【点拨】因空气阻力和计时器对纸带的阻力存在，重物应选择质量较大、体积较小、密度较大的物体，这样的重物阻力对其下落的影响较小；验证机械能守恒的关系为：mgh=只要验证等式两边在实验误差范围内是否相等，即验证等式gh=不需要测量重物的质量。 2．【答案】B

【点拨】当打点计时器的频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点，如果做的是自由落体运动，则在第一个0.02s内下落的距离大约是2mm。所以第一、二两点间的距离接近2mm，说明打点计时器打第一点量重物开始下落，符合自由下落的验证条件。 3．【答案】BD

【点拨】本实验无需测量重物的质量，A错误；重物质量选用得大些，在下落过程中空气阻力的影响就相对较小，重物的下落即可看成自由落体，B正确，C错误；纸带下落和打点不同步，就不能保证打第一点时重物的初速度为零，会造成较大误差，D正确。 4．【答案】B

【点拨】本实验无需测量重物的质量，A错误；纸带上第一、二两点距离接近2mm时表示打第一点的同时重物开始自由下落，符合自由落体验证的条件，B正确；操作时应先接通电源，待打点稳定后再放开纸带，C错误；打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上，直流无法让计时器工作，D错误。 5．【答案】AD

【点拨】实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带，A正确；本实验无须用天平称量所用重锤的质量，B错误；本实验重物运动的加速度较大，纸带上计数点间的距离较大，若每5个点取一个计数点，无法取多组数据，C错误；本实验中因各种阻力的存在，重力势能的减少量大于动能的增加量，D正确。 6．【答案】ABC

【点拨】本实验无需测量重锤的质量和重锤下落的时间，这种操作是多余的；电火花计时器所用的电源是220V交流电源，用低压交流电源连接是错误的；用手提着纸带，应该是重锤靠近电火花计时器的限位孔，手靠近电火花计时器的限位孔是错误的；先接通电源，后释放纸带是正确的。本题答案是ABC。 7．【答案】C

【点拨】在本实验的数据处理中，速度v有二次方，所以速度的测量值对实验结果的影响最

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