?實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
知識(shí)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
一、實(shí)驗(yàn)思路
機(jī)械能守恒的前提是“只有重力或彈力做功”，因此研究過程一定要滿足這一條件.本節(jié)實(shí)驗(yàn)我們以只有重力做功的過程進(jìn)行研究.
二、物理量的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析
只有重力做功時(shí)，只發(fā)生重力勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化.
(1)要驗(yàn)證的表達(dá)式：mv22＋mgh2＝mv12＋mgh1或：mv22－mv12＝mgh1－mgh2.
(2)所需測(cè)量的物理量：物體所處兩位置之間的高度差，及物體的運(yùn)動(dòng)速度.
三、參考案例
案例1　研究自由下落物體的機(jī)械能
1.實(shí)驗(yàn)器材
鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重物(帶夾子)、紙帶、復(fù)寫紙(或墨粉盤)、導(dǎo)線、毫米刻度尺、交流電源.
2.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)安裝裝置：按圖甲所示把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好.

圖
(2)打紙帶：在紙帶的一端把重物用夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.先接通電源后釋放紙帶，讓重物拉著紙帶自由下落.重復(fù)幾次，得到3～5條打好點(diǎn)的紙帶.
(3)選紙帶并測(cè)量：選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，確定要研究的開始和結(jié)束的位置，測(cè)量?jī)晌恢弥g的距離Δh及兩位置時(shí)的速度，代入表達(dá)式進(jìn)行驗(yàn)證.
3.數(shù)據(jù)處理
(1)計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度：如圖乙所示，根據(jù)公式vn＝，計(jì)算出某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度vn.
(2)機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證
方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn).
選擇開始的兩點(diǎn)間距接近2 mm的一條紙帶，打的第一個(gè)點(diǎn)為起始點(diǎn)，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)mghn＝mvn2，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證.
方法二：任取兩點(diǎn)A、B.
如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)mghAB＝mvB2－mvA2，則機(jī)械守恒定律得到驗(yàn)證.
方法三：圖像法(如圖所示).

圖
若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.
4.誤差分析
本實(shí)驗(yàn)的誤差主要是由紙帶測(cè)量產(chǎn)生的偶然誤差以及重物和紙帶運(yùn)動(dòng)中的空氣阻力及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力引起的系統(tǒng)誤差.
5.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)，要使兩限位孔的中線在同一豎直線上，以減小摩擦阻力.
(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物.增大密度可以減小體積，可使空氣阻力的影響相對(duì)減小.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開紙帶讓重物下落.
(4)本實(shí)驗(yàn)中的幾種驗(yàn)證方法均不需要(填“需要”或“不需要”)測(cè)重物的質(zhì)量m.
(5)速度不能用v＝gt或v＝計(jì)算，應(yīng)根據(jù)紙帶上測(cè)得的數(shù)據(jù)，利用vn＝計(jì)算瞬時(shí)速度.
案例2　研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能
1.實(shí)驗(yàn)器材
氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶有遮光條的滑塊.

2.實(shí)驗(yàn)裝置
如圖所示，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)成傾斜狀態(tài)，滑塊沿傾斜的氣墊導(dǎo)軌下滑時(shí)，忽略空氣阻力，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大.

圖
3.實(shí)驗(yàn)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理
(1)測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的高度差Δh；
(2)滑塊經(jīng)過兩光電門時(shí)遮光條遮光時(shí)間Δt1和Δt2，計(jì)算滑塊經(jīng)過兩光電門時(shí)的瞬時(shí)速度.
若遮光條的寬度為ΔL，則滑塊經(jīng)過兩光電門時(shí)的速度分別為v1＝，v2＝；
(3)若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)滿足mgΔh＝mv22－mv12，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.
4.誤差分析
兩光電門之間的距離稍大一些，可以減小誤差；遮光條的寬度越小，誤差越小.
例題精練
1．（2020秋?秦淮區(qū)校級(jí)月考）如圖是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置，氣墊導(dǎo)軌上安裝了1、2兩個(gè)光電門，滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細(xì)線繞過定滑輪與鉤碼相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行。在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源后，給滑塊一個(gè)初速度，使它從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間。為使氣墊導(dǎo)軌水平，可采取的措施是（　?。?br />
A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些
B．調(diào)節(jié)P使軌道左端降低一些
C．遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些
D．滑塊的質(zhì)量增大一些
【分析】依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合氣墊導(dǎo)軌裝置的特點(diǎn)，緊扣滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間，即可正確解答。
【解答】解：AB、不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間，說明滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，也就是右端高，左端低，
所以實(shí)施下列措施能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)調(diào)整目標(biāo)的是調(diào)節(jié)P使軌道右端降低一些，也可使左端升高一些，或調(diào)節(jié)Q使軌道左端升高一些，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD、因滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間，說明滑塊在加速運(yùn)動(dòng)，可以調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些，讓導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)，遮光條的寬度和滑塊質(zhì)量的調(diào)節(jié)無法使導(dǎo)軌水平，故CD錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】了解光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．
2．（2019春?青羊區(qū)期末）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)操作的說法正確的有（　　）
A．某同學(xué)在做《探究動(dòng)能定理》的實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為，因要測(cè)量的是橡皮筋對(duì)小車做功后的動(dòng)能大小，所以要先釋放小車，后接通電源
B．在“利用斜槽上滾下的小球探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止滑下
C．在利用圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以利用公式來求瞬時(shí)速度
D．在利用圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量△Ek總是小于重力勢(shì)能減少量△EP減，若增加下落高度，則△EP減﹣△Ek會(huì)增大
【分析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，在任何情況下應(yīng)該先接通電源后釋放紙帶；在“探究碰撞中的不變量時(shí)”，為了使入射小球每次都以相同的速度 與被碰小球相撞，入射小球必須從同一位置由靜止釋放；在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，求速度應(yīng)用，△EP減和△Ek的差值為物體克服重力所做的功
【解答】解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，先接通電源后釋放紙帶；故A錯(cuò)；
（2）在“探究碰撞中的不變量時(shí)”，入射小球每次都以相同的速度與被碰小球碰撞，所以要求被碰小球必須從同一位置由靜止釋放；故B正確；
（3）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康臅r(shí)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，瞬時(shí)速度的求法只能用某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度來求解，即來求解，故C錯(cuò)誤；
（4）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”實(shí)驗(yàn)中，由于重物下落要克服空氣阻力和紙帶與限位孔的摩擦阻力做功，所以重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能增加量，△EP減﹣△Ek為克服阻力做功，由于紙帶長(zhǎng)度一定，克服阻力做功為定值，故D錯(cuò)誤；
故選：B。
【點(diǎn)評(píng)】正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)分析問題，可以取得很好的效果。
隨堂練習(xí)
1．（2018春?巢湖市校級(jí)期末）在利用重物自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生誤差的主要原因是（　?。?br /> A．重物下落的實(shí)際高度大于測(cè)量值
B．重物下落的實(shí)際高度小于測(cè)量值
C．重物實(shí)際末速度v大于gt（g為重力加速度，t為下落時(shí)間）
D．重物實(shí)際末速度v小于gt
【分析】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是：存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦．
【解答】解：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是：存在空氣阻力或者限位孔和紙帶之間存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，則實(shí)際的速度v小于gt。
故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是正確理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題．
2．（2018春?巢湖市校級(jí)期末）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到較大阻力，這樣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果（　　）
A．mgh＞ B．mgh＜
C．mgh＝ D．以上均有可能
【分析】如果阻力較大，物體要克服阻力做功，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
【解答】解：如果阻力較大，物體需要克服阻力做功，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果。故A正確、BCD錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒是中學(xué)階段的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)來理解實(shí)驗(yàn)同時(shí)注意平時(shí)加強(qiáng)練習(xí)。
綜合練習(xí)
一．選擇題（共10小題）
1．（2020春?鹽城期末）在利用“自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列操作對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是（　?。?br />
A．精確測(cè)量出重物的質(zhì)量
B．選擇體積大、質(zhì)量小的重物
C．兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)上下對(duì)正
D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物
【分析】明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)的基本操作方法，從而即可判定。
【解答】解：A、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、mv2的大小關(guān)系，故m可約去，不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量，對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差沒有影響，故A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)供選擇的重物應(yīng)該相對(duì)質(zhì)量較大、體積較小的物體，這樣能減少摩擦阻力的影響，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差，故B錯(cuò)誤；
C、為了減小紙帶與限位孔之間的摩擦圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線，這樣可以減小紙帶與限位孔的摩擦，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差，故C正確；
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源再放手松開紙帶，不是用手托穩(wěn)重物，否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒的原理，掌握實(shí)驗(yàn)操作要求，及注意事項(xiàng)，同時(shí)理解機(jī)械能守恒的條件。
2．（2019?湖南學(xué)業(yè)考試）某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（　?。?br />
A．應(yīng)先釋放紙帶，再接通電源
B．必須測(cè)量重物的質(zhì)量
C．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是直流電源
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，因存在阻力，所以重物減少的重力勢(shì)能略大于增加的動(dòng)能
【分析】因?yàn)椴恍枰乐匚镌谀滁c(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值，所以不必測(cè)量重物的質(zhì)量m，而只需驗(yàn)證vn2＝ghn就行了；根據(jù)能量守恒分析重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能增加量之間的關(guān)系；依據(jù)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用交流電源，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源。
【解答】解：A、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故A錯(cuò)誤；
B、該實(shí)驗(yàn)中需驗(yàn)證mgh與mv2是否相等，即公式gh＝v2是否成立，故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；
C、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)中存在阻力，由于阻力做的負(fù)功，致使少部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即重物減少的重力勢(shì)能略大于增加的動(dòng)能，故D正確。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】考查打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，在該實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，為了高效的利用紙帶應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶。注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量重物下落的時(shí)間。
3．（2019?嘉興模擬）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．某同學(xué)使重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，該同學(xué)選取一條紙帶如圖2所示紙帶上O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為零，為了驗(yàn)證OF段機(jī)械能守恒，計(jì)算F點(diǎn)速度vF時(shí)，下列方法正確的是（　?。?br />
A．測(cè)量OF的間距xOF，再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vF＝計(jì)算
B．測(cè)量OF的間距xOF，再利用功能關(guān)系mgxOF＝計(jì)算
C．已知O點(diǎn)到F點(diǎn)的時(shí)間tOF＝0.12s，再利用公式vF＝gtOF計(jì)算
D．已知E點(diǎn)到G點(diǎn)時(shí)間tEG＝0.04s，測(cè)量EG的間距xEG，再利用公式vF＝計(jì)算
【分析】在驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度．
【解答】解：A、不能用vF＝計(jì)算，因?yàn)榧铀俣炔坏扔趃，故A錯(cuò)誤；
B、不能用mgxOF＝計(jì)算，因?yàn)榧铀俣炔坏扔趃，故B錯(cuò)誤；
C、利用公式vF＝gtOF計(jì)算，因?yàn)榧铀俣炔坏扔趃，故C錯(cuò)誤；
D、利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻的速度等于平均速度計(jì)算，故D正確．
故選：D．
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理判斷出實(shí)驗(yàn)器材和注意事項(xiàng)，明確實(shí)驗(yàn)步驟即可．
4．（2018春?尋甸縣校級(jí)期末）在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（　　）
A．先釋放紙帶，后接通電源
B．用天平測(cè)量重物質(zhì)量，用秒表測(cè)量重物下落時(shí)間
C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源，豎直安裝，使兩限位孔在同一豎直線上
D．重物動(dòng)能的增加量一定大于重力勢(shì)能的減小量
【分析】正確解答本題需要掌握：理解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)等；明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用；理解實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對(duì)于任何實(shí)驗(yàn)注意從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚。
【解答】解：A、開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故A錯(cuò)誤；
B、我們可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，不需要秒表，同時(shí)等式兩邊均有質(zhì)量，可以約去，不必須測(cè)量質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；
C、為了防止摩擦力增大，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須豎直安裝，使兩限位孔在同一豎直線上；故C正確；
D、由于摩擦力和空氣阻力的作用，重物動(dòng)能的增加量一定小于重力勢(shì)能的減小量；故D錯(cuò)誤。
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)去理解，要親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，深刻體會(huì)實(shí)驗(yàn)的具體操作，不能單憑記憶去理解實(shí)驗(yàn)。
5．（2018?南通模擬）用圖示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，由于電火花計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到較大的阻力，這樣實(shí)驗(yàn)造成的結(jié)果是（　　）

A．重力勢(shì)能的減小量明顯大于動(dòng)能的增加量
B．重力勢(shì)能的減小量明顯小于動(dòng)能的增加量
C．重力勢(shì)能的減小量等于動(dòng)能的增加量
D．以上幾種情況都有可能
【分析】重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。
【解答】解：重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到較大的阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。
由于紙帶通過時(shí)受到較大的阻力，重力勢(shì)能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的減小量明顯大于動(dòng)能的增加量，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒，摩擦阻力做功會(huì)使得重物和紙帶的機(jī)械能轉(zhuǎn)化給內(nèi)能。
6．某同學(xué)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：一鋼球通過輕繩系在O點(diǎn)，由水平位置靜止釋放，用光電門測(cè)出小球經(jīng)過某位置時(shí)的擋光時(shí)間△t，用刻度尺測(cè)出該位置與O點(diǎn)的高度差h。（已知重力加速度為g）為了完成實(shí)驗(yàn)還需測(cè)量的物理量有（　?。?br />
A．繩長(zhǎng)l
B．小球的質(zhì)量m
C．小球的直徑d
D．小球下落至光電門處的時(shí)間t
【分析】根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出小球通過光電門的瞬時(shí)速度，抓住重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量相等得出驗(yàn)證的表達(dá)式。
【解答】解：在小球擺動(dòng)的過程中，小球重力勢(shì)能的減少量為：△Ep＝mgh；
小球動(dòng)能的增量為：△Ek＝m（）2；
若機(jī)械能守恒，則有：mgh＝m（）2，
消去質(zhì)量m，即為：gh＝（）2；
故利用該裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，不需要小球的質(zhì)量 m，繩子的長(zhǎng)度，小球下落至光電門處的時(shí)間，只要知道下落的高度差，小球經(jīng)過某位置時(shí)的擋光時(shí)間△t，及小球的直徑，故ABD錯(cuò)誤，C正確；
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，抓住動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等進(jìn)行驗(yàn)證，掌握平均速度接近瞬時(shí)速度的條件是△t取極短。
7．（2021春?赫山區(qū)校級(jí)月考）某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律“實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是（　?。?br />
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源
B．完成該實(shí)驗(yàn)需要秒表
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放紙帶，再接通電源
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)必需測(cè)量物體的質(zhì)量
【分析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源；為充分利用紙帶且使打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)速度為零，應(yīng)先接通電源然后再釋放紙帶；根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)原理分析答題。
【解答】解：A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，故A正確；
B、根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可以求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，該實(shí)驗(yàn)不需要秒表，故B錯(cuò)誤；
C、為充分利用紙帶且打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的速度為零，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源然后再釋放紙帶，故C錯(cuò)誤；
D、重物下落過程機(jī)械能守恒，設(shè)重物下落高度為h時(shí)重物的速度為v，由機(jī)械能守恒定律得：mgh＝，則gh＝，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證gh＝，實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量物體的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】考查打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，在該實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，為了高效的利用紙帶應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶。注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量重物下落的時(shí)間。
8．（2019?揚(yáng)州學(xué)業(yè)考試）如圖所示為小明做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的裝置圖。實(shí)驗(yàn)中，為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，下列操作可行的是（　?。?br />
A．選用密度大、體積小的重物
B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔在同一豎直線上
C．釋放前手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直
D．重物下落過程中手始終提住紙帶的上端
【分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟，并注意題干“為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，下列操作可行的是”。
【解答】解：A、為了減小阻力的影響，實(shí)驗(yàn)時(shí)重物選擇質(zhì)量大一些的，體積小一些的，故A正確。
B、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使兩限位孔在同一豎直線上，從而減小紙帶受到阻力的影響，故B錯(cuò)誤。
C、釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直，可以減小紙帶所受阻力，故C錯(cuò)誤。
D、重物下落過程中，手不能拉著紙帶，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】此題除了掌握實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，還要注意是“為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，下列操作可行的是”，否則易多選錯(cuò)誤，一定要細(xì)心。
9．（2019秋?漾濞縣月考）用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中不需要測(cè)量或計(jì)算的有（　　）
A．下落高度 B．瞬時(shí)速度 C．重物質(zhì)量 D．時(shí)間
【分析】通過實(shí)驗(yàn)的原理出發(fā)，確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需測(cè)量的物理量，以及不必要測(cè)量的物理量。
【解答】解：該實(shí)驗(yàn)中，要有做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體重錘；通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，
因?yàn)槲覀兪潜容^mgh和的大小關(guān)系，故m可約去，不需測(cè)量質(zhì)量。
瞬時(shí)速度v可以根據(jù)平均速度等于中間時(shí)刻的速度來計(jì)算，所以需要用米尺測(cè)量下落的高度。
故C不需要測(cè)量，ABD需要測(cè)量。
本題選不需要測(cè)量的，故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度，知道實(shí)驗(yàn)中是比較mgh、的大小關(guān)系，故m可約去，由此分析。
10．（2019?西湖區(qū)校級(jí)模擬）下面是一中學(xué)生設(shè)想的在空間站中進(jìn)行的部分實(shí)驗(yàn)，可行的是（　?。?br /> A．用懸掛鉤碼法探究彈簧彈力和伸長(zhǎng)量的關(guān)系
B．用彈簧測(cè)力計(jì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則
C．研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)
D．利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
【分析】在空間站中，物體處于完全失重狀態(tài)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)是否受到重力的影響來分析解答此題。
【解答】解：A、用彈簧懸掛鉤碼探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，彈簧的彈力等于鉤碼的重力，受重力影響，不可以進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；
B、用彈簧秤驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)不受重力影響，可以進(jìn)行，故B正確；
C、研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)要受重力的影響，故C錯(cuò)誤；
D、用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律受重力影響，不可以進(jìn)行，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，知道在“天宮一號(hào)”飛行器中，物體處于完全失重狀態(tài)，難度不大，屬于基礎(chǔ)題。
二．多選題（共15小題）
11．（2020春?和平區(qū)校級(jí)期末）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是重錘重力勢(shì)能的減少量等于它的動(dòng)能的增加，以下步驟中僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，在這些步驟中多余的或錯(cuò)誤的有（　?。?br /> A．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓直流電源連接起來
B．把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重錘提升到一定的高度
C．接通電源，釋放紙帶
D．用秒表測(cè)出重錘下落的時(shí)間
【分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定多余的操作步驟和錯(cuò)誤的操作步驟，注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接交流電源，可以記錄時(shí)間．
【解答】解：A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接交流電源，故A錯(cuò)誤。
B、把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重錘提升到一定的高度，故B正確。
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，再釋放紙帶，故C正確。
D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以記錄時(shí)間，不需要用秒表測(cè)出重錘下落的時(shí)間，故D是多余的。
本題選多余的或錯(cuò)誤的，故選：AD。
【點(diǎn)評(píng)】解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有這樣才能明確每步操作的具體含義，從而確定哪些步驟是必須的，哪些是不必要的．
12．（2019?河北學(xué)業(yè)考試）某小組利用如圖甲所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，得到了如圖乙所示的一條紙帶。圖乙中O點(diǎn)是打出的第一個(gè)點(diǎn)，E、F是依次打出的點(diǎn)，OE間的距離為x1，DF的距離為x2，已知相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，重力加速度為g。下列說法正確的是（　?。?br />
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下E點(diǎn)時(shí)，重物的速度大小為
B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打E點(diǎn)時(shí)，重物的速度大小為
C．在誤差允許范圍內(nèi)，若gx1＝，則重物下落過程中機(jī)械能守恒
D．在誤差允許范圍內(nèi)，若gx1＝，則重物下落過程中機(jī)械能守恒
【分析】勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的速度，機(jī)械能守恒要滿足重力勢(shì)能的減小等于動(dòng)能的增加。
【解答】解：AB、E點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于DF的平均速度，故vE＝，A正確，B錯(cuò)誤；
CD．有機(jī)械能守恒定律mgx1＝，將E點(diǎn)速度代入可得，gx1＝，C正確，D錯(cuò)誤；
故選：AC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，抓住重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等進(jìn)行驗(yàn)證，難度不大。
13．（2019春?綏江縣校級(jí)期末）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于自由下落的重物，下列說法正確的是（　?。?br /> A．只要足夠重就可以
B．只要體積足夠小就可以
C．既要足夠重，又要體積非常小
D．應(yīng)該密度大些，還應(yīng)便于夾緊紙帶，使紙帶隨同重物運(yùn)動(dòng)時(shí)不致被扭曲
【分析】為了減小空氣阻力的影響，在選擇重物時(shí)，要選擇密度大的實(shí)心金屬球，即選擇質(zhì)量大體積小的重物．
【解答】解：為了減小空氣阻力的影響，在選擇重物時(shí)，要選擇密度大的實(shí)心金屬球，即選擇質(zhì)量大體積小的重物，故AB錯(cuò)誤，CD正確。
故選：CD。
【點(diǎn)評(píng)】正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)等，會(huì)起到事半功倍的效果．
14．（2018秋?郫都區(qū)校級(jí)月考）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)操作的說法正確的有（　?。?br />
A．某同學(xué)在做《探究動(dòng)能定理》的實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為，因要測(cè)量的是橡皮筋對(duì)小車做功后的動(dòng)能大小，所以要先釋放小車，后接通電源
B．在“利用斜槽上滾下的小球探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止滑下
C．在利用圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以利用公式v＝來求瞬時(shí)速度
D．在利用圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量△Ek總是小于重力勢(shì)能減少量△Ep減，若增加下落高度則△Ep減﹣△Ek會(huì)增大
【分析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，在任何情況下應(yīng)該先接通電源后釋放紙帶；在“探究碰撞中的不變量時(shí)”，為了使入射小球每次都以相同的速度 與被碰小球相撞，入射小球必須從同一位置由靜止釋放；在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，求速度應(yīng)用，△EP減和△Ek增的差值為物體克服重力所做的功。
【解答】解：A、在做《探究動(dòng)能定理》的實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須要先接通電源，后釋放小車，得到小車從開始運(yùn)動(dòng)到勻速運(yùn)動(dòng)的紙帶，然后根據(jù)紙帶的均勻的部分求解小車的最大速度，故A錯(cuò)誤；
B、在“利用斜槽上滾下的小球探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止滑下，以保證小球到達(dá)斜槽底端的速度相同，故B正確；
C、在利用圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)只能用兩點(diǎn)之間的平均速度等于中間點(diǎn)的瞬時(shí)速度來求解瞬時(shí)速度，不可以利用公式v＝來求瞬時(shí)速度，否則就不是驗(yàn)證機(jī)械能守恒了，故C錯(cuò)誤；
D、在利用圖所示裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量△Ek總是小于重力勢(shì)能減少量△Ep減，這是由于該過程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，則△Ep減﹣△Ek將增大；故D正確；
故選：BD。
【點(diǎn)評(píng)】正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)分析問題，可以取得很好的效果。
15．（2018?嘉興模擬）如圖實(shí)驗(yàn)器材中，能用于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”、“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”、“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”、“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”四個(gè)分組實(shí)驗(yàn)的是（　　）
A． B．
C． D．
【分析】明確實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量，則可進(jìn)一步知道實(shí)驗(yàn)所需要的器材。
【解答】解：探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，需要的器材有：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶、鉤碼、刻度尺等；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，需要的器材有：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶、天平、砝碼、鉤碼、刻度尺等；
探究做功與物體速度變化的關(guān)系，需要的器材有：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶、橡皮筋、刻度尺等；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要的器材有：重錘、鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶、刻度尺等。
可知能用于這四個(gè)實(shí)驗(yàn)的器材是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和刻度尺。
故選：CD。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，對(duì)于器材的選取，關(guān)鍵知道所需測(cè)量的物理量，從而分析判斷。
16．（2018春?上杭縣校級(jí)月考）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，要驗(yàn)證的是重錘重力勢(shì)能的減少等于它動(dòng)能的增加，以下步驟中僅是實(shí)驗(yàn)中的一部分，在這些步驟中多余的或錯(cuò)誤的有（　?。?br /> A．用天平稱出重錘的質(zhì)量
B．把電火花計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來
C．把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重錘提升到一定的高度
D．接通電源，釋放紙帶
E．用秒表測(cè)出重錘下落的時(shí)間
【分析】解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有這樣才能明確每步操作的具體含義，從而確定哪些步驟是必須的，哪些是不必要的。
【解答】解：在數(shù)據(jù)處理中，質(zhì)量m可以約去，故質(zhì)量也不需要測(cè)量，只需驗(yàn)證gh＝即可，因此A是多余的；
電火花計(jì)時(shí)器用220v交流電，因此B錯(cuò)誤；
在本實(shí)驗(yàn)中由于采用了打電計(jì)時(shí)器，故不需要有用秒表，故E不必要。
故選：ABE。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理確定測(cè)量的步驟以及需要測(cè)量的物理量。
17．（2018?廣東學(xué)業(yè)考試）我們?cè)谟米杂陕潴w法來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該（　?。?br /> A．選用秒表來計(jì)時(shí)
B．選用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)
C．用交流電源給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電
D．用直流電源給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電
【分析】在實(shí)驗(yàn)中選擇打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量時(shí)間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源．
【解答】解：在用自由落體法來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該選用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，用交流電源給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電。故B、C正確、A、D錯(cuò)誤。
故選：BC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)的器材，使用交流電源．
18．（2017春?新津縣校級(jí)月考）在驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是 （　?。?br /> A．重錘的重力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)放開紙帶，再接通電源
C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4～6V的直流電源上
D．測(cè)下落高度時(shí)，須從起點(diǎn)算起，且選取的各點(diǎn)應(yīng)距起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)一些
【分析】該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，需要減小阻力的影響，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源，處理數(shù)據(jù)時(shí)，紙帶上選取的各點(diǎn)距起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)一些．
【解答】解：A、為了減小阻力的影響，重錘的重力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力，故A正確。
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再放開紙帶，故B錯(cuò)誤。
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接4﹣6V的交流電源，故C錯(cuò)誤。
D、為了減小誤差，測(cè)下落高度時(shí)，須從起點(diǎn)算起，且選取的各點(diǎn)應(yīng)距起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)一些，故D正確。
故選：AD。
【點(diǎn)評(píng)】正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)、誤差分析等，會(huì)起到事半功倍的效果．
19．（2017春?龍泉驛區(qū)月考）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法或做法正確的是（　　）
A．應(yīng)該選用質(zhì)量大、密度大的重物
B．驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒必須先確定重力勢(shì)能的參考平面
C．須用天平稱重物的質(zhì)量
D．物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v，不可以通過v＝計(jì)算
【分析】驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，重物選擇質(zhì)量大的體積小的物體，不需要測(cè)量重物的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)中根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出瞬時(shí)速度，不能根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求解，否則失去驗(yàn)證的意義．
【解答】解：A、為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的，故A正確。
B、驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，確定重力勢(shì)能的減小量不需要規(guī)定參考平面，故B錯(cuò)誤。
C、實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量質(zhì)量，故C錯(cuò)誤。
D、物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v，不可以通過v＝計(jì)算，否則是用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒，故D正確。
故選：AD。
【點(diǎn)評(píng)】正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)、誤差分析等，會(huì)起到事半功倍的效果．
20．（2017春?平壩縣校級(jí)月考）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是（　?。?br /> A．要用天平稱量重物質(zhì)量
B．選用重物時(shí)，同樣大小、形狀的重物應(yīng)選重一點(diǎn)的比較好
C．為保證重物下落的初速度為零，要選用第1、2兩點(diǎn)距離小于或接近2mm的紙帶
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)松開紙帶讓重物下落的同時(shí)，立即接通電源
E．實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能的減少量．
【分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟，注意實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量物體的質(zhì)量．
【解答】解：A、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤、
B、為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量大一些，體積小一些的，故B正確。
C、據(jù)x＝m＝2mm知，為了保證初速為零，要選取第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量，故C正確。
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放重物，故D錯(cuò)誤。
E、由于阻力的影響，動(dòng)能的增加量略小于重力勢(shì)能的減小量，故E正確。
故選：BCE。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，知道當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)近似為自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的誤差較?。?br /> 21．（2020春?新華區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用水平氣墊導(dǎo)軌和兩光電門計(jì)時(shí)器A和B驗(yàn)證滑塊M和鉤碼m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，已知遮光條的寬度為d，先后通過A、B光電門的時(shí)間分別為△t1、△t2，滑塊運(yùn)動(dòng)通過光電門B時(shí)，鉤碼未落地。下列因素中可能增大實(shí)驗(yàn)誤差的是（　?。?br />
A．氣墊導(dǎo)軌未調(diào)水平
B．滑塊質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m不滿足m≤M
C．遮光條寬度太小
D．兩光電門間距過小
【分析】依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合引起誤差的根源，即可分析求解。
【解答】解：A．氣墊導(dǎo)軌未調(diào)水平，M的重力勢(shì)能也會(huì)改變，可能增大實(shí)驗(yàn)誤差，故A正確；
B．滑塊質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m不滿足m≤M，對(duì)該實(shí)驗(yàn)沒有影響，故B錯(cuò)誤；
C．遮光條寬度太小，有利于減小誤差，故C錯(cuò)誤；
D．兩光電門間距過小，測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)可能會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差，故D正確。
故選：AD。
【點(diǎn)評(píng)】考查物理實(shí)驗(yàn)如何變化，正確理解實(shí)驗(yàn)原理都是解答實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，同時(shí)加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
22．（2020春?湖州期末）在下列實(shí)驗(yàn)中，需要用到如圖所示器材的實(shí)驗(yàn)有（　?。?br />
A．“探究彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”
B．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”
C．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”
D．“研究平拋運(yùn)動(dòng)”
【分析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是計(jì)時(shí)工具，可以間接的測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)速度大小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的原理確定哪些實(shí)驗(yàn)需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
【解答】解：A、在“探究彈簧的彈力和伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量彈力F和伸長(zhǎng)量，所以需要用到彈簧和鉤碼，測(cè)量長(zhǎng)度需要刻度尺，不需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故A錯(cuò)誤；
B、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量加速度的大小，需要通過紙帶測(cè)量加速度，所以需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故B正確；
C、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量長(zhǎng)度，需要通過紙帶測(cè)量速度，所以需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故C正確；
D、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，只要使用紙帶的，必須選用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)，不需要使用紙帶，可以使用頻閃照片研究，故D錯(cuò)誤。
故選：BC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過實(shí)驗(yàn)原理確定實(shí)驗(yàn)的器材，以及知道實(shí)驗(yàn)誤差的來源，難度不大。
23．（2020春?茅箭區(qū)校級(jí)月考）在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的有（　　）
A．必須用天平稱出重錘的質(zhì)量
B．重錘應(yīng)該選質(zhì)量大，體積小的金屬材質(zhì)，有利于減小誤差
C．利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器操作時(shí)，應(yīng)先接通電源然后放開紙帶
D．普通情況下做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于阻力的影響，每次都得到mgh會(huì)略大于的，但在誤差范圍內(nèi)還是可以證明重錘自由下落過程中機(jī)械能守恒
【分析】依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的增加，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作先接通電源后釋放紙帶，儀器的選取阻力小質(zhì)量大的重錘，及數(shù)據(jù)處理，誤差分析，從而即可求解。
【解答】解：A、減小的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能，都含有質(zhì)量，因此不必須用天平稱出重錘的質(zhì)量，在驗(yàn)證時(shí)，可以約去，故A錯(cuò)誤；
B、重錘應(yīng)該選質(zhì)量大，體積小的金屬材質(zhì)，運(yùn)動(dòng)過程中受到摩擦阻力較小，有利于減小誤差，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，應(yīng)先接通電源然后放開紙帶，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定，且紙帶能充分利用，故C正確；
D、由于阻力的影響，導(dǎo)致減小的重力勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以每次都得到mgh會(huì)略大于的，但在誤差范圍內(nèi)還是可以證明重錘自由下落過程中機(jī)械能守恒，故D正確。
故選：BCD。
【點(diǎn)評(píng)】考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)的原理，掌握重錘的選取依據(jù)，注意重錘的質(zhì)量可測(cè)也可不測(cè)，除非要計(jì)算重力勢(shì)能或動(dòng)能的值。
24．（2019春?秦州區(qū)校級(jí)月考）在實(shí)驗(yàn)中，有幾個(gè)注意的事項(xiàng)，下列正確的是（　?。?br /> A．為減小摩擦阻力，需要調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，應(yīng)該與紙帶在同一豎直線上
B．可以選用質(zhì)量很大的物體，先用手托住，等計(jì)時(shí)器通電之后再釋放
C．實(shí)驗(yàn)操作如果正確合理，得到的動(dòng)能增加量應(yīng)略大于重力勢(shì)能的減少量
D．只有選第1、2兩點(diǎn)之間的間隔約等于2mm的紙帶才代表第1點(diǎn)的速度為0
【分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟；
解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)。
驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程中不能把要驗(yàn)證的結(jié)論拿來應(yīng)用。
【解答】解：A、為減小摩擦阻力，需要調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，使它在同一豎直線上，故A正確；
B、為了減小阻力的影響，重錘選擇質(zhì)量大一些的，不是用手托著重物，而是用手提著紙帶的上端，先接通電源，再釋放重物，故B錯(cuò)誤；
C、因?yàn)榇嬖谧枇ψ饔?，知?jiǎng)幽艿脑黾恿柯孕∮谥亓?shì)能的減小量，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)知，只有選第1、第2兩打點(diǎn)間隔約2mm的紙帶才代表打第1點(diǎn)時(shí)的速度為零，故D正確；
故選：AD。
【點(diǎn)評(píng)】我們做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)過程中，不能用驗(yàn)證的物理規(guī)律和探究的物理結(jié)論去求解問題。
25．（2018春?柳林縣期末）對(duì)于利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是．（　?。?br /> A．本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇體積較小、質(zhì)量較大的重物，以便減小誤差
B．本實(shí)驗(yàn)可以不測(cè)量重物的質(zhì)量
C．必須先松開紙帶后接通電源，以便減小誤差
D．物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v，可以通過v＝計(jì)算
【分析】明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)方法分析實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)．
【解答】解：A、為了減小誤差，重物選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的，故A正確；
B、實(shí)驗(yàn)中不需要用天平測(cè)出重物的質(zhì)量，因?yàn)樵谧杂陕潴w運(yùn)動(dòng)中勢(shì)能和動(dòng)能中質(zhì)量在等式中可以消去，即gh＝v2，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再松開紙帶，若先松開紙帶后接通電源會(huì)造成較大的誤差，故C錯(cuò)誤；
D、本實(shí)驗(yàn)就是要驗(yàn)證表達(dá)式gh＝v2，所以用這一表達(dá)式算速度、算高度都是錯(cuò)誤的，都相當(dāng)于用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒，故D錯(cuò)誤。
故選：AB。
【點(diǎn)評(píng)】利用自由落體“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)中不需要用天平測(cè)出重物的質(zhì)量，也不需要用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間，要注意掌握實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)
三．填空題（共8小題）
26．（2020春?金安區(qū)校級(jí)期末）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)周期為0.02s，自由下落的重物質(zhì)量為1kg，打出一條理想的紙帶，數(shù)據(jù)如圖所示，單位是cm，g取9.8m/s2，O、A之間有多個(gè)點(diǎn)沒畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)B時(shí)，物體的速度vB＝　0.98　m/s，從起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能的減少量△Ep＝　0.49　J，此過程中物體動(dòng)能的增量△Ek＝　0.48　J．（答案保留兩位有效數(shù)字）

【分析】紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。從而求出動(dòng)能。根據(jù)功能關(guān)系由下落的高度可得重力勢(shì)能的減小量，得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值
【解答】解：由題意可得物體由P到B的過程中，重物高度下降了：△h＝5.01cm，故重力勢(shì)能的減小量：△EP＝mg△h＝1×9.8×0.501J≈0.49J；
B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度，故：VB＝＝0.98m/s；
則動(dòng)能的增加量：△EK＝mVB2＝×1×（0.98）2≈0.48J。
在重物在下落中會(huì)受到空氣阻力，故增加的動(dòng)能小于減小的重力勢(shì)能，實(shí)驗(yàn)中存在誤差，故在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒；
故答案為：0.98 0.49 0.48
【點(diǎn)評(píng)】在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)明確紙帶的處理方法，同時(shí)還應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)因?yàn)樽枇Φ拇嬖冢Y(jié)論應(yīng)說明是在誤差允許的范圍內(nèi)得出的。
27．（2020春?蓮都區(qū)校級(jí)期中）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)．經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為63.0cm、70.0cm、78.0cm、85.0cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于　7.64　 J，動(dòng)能的增加量等于　7.03　J（均取3位有效數(shù)字）．

【分析】解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
【解答】解：根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得：
重力勢(shì)能減小量△Ep＝mghOC＝1.0×9.8×0.78 J≈7.64J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
vc＝＝＝3.75m/s
根據(jù)動(dòng)能的定義式得：Ekc＝mvC2＝≈7.03J
故答案為：7.64，7.03．
【點(diǎn)評(píng)】運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．
28．（2020春?峨山縣校級(jí)期中）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長(zhǎng)度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg．
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB＝　1.17　m/s（結(jié)果保留四位有效數(shù)字），重錘的動(dòng)能EkB＝　0.684　J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
②從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量為　0.691　J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
③根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是　在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒?。?

【分析】①紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能；
②根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
③比較重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量大小關(guān)系可得出結(jié)論．
【解答】解：①利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
vB＝＝1.17m/s
重錘的動(dòng)能EkB＝mvB2＝×1×（1.17）2＝0.684 J
②物體重力勢(shì)能減小量：mghB＝1×9.8×0.0705J＝0.691 J；
③比較EkB和△Ep可知，二者基本相等，因此在誤差允許范圍內(nèi)重力勢(shì)能的減小量等于動(dòng)能的增加量，重物下落的機(jī)械能守恒．
故答案為：①1.17；0.684；②0.691；③在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒．
【點(diǎn)評(píng)】能夠清楚該實(shí)驗(yàn)的工作原理和實(shí)驗(yàn)步驟，知道相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題，計(jì)算要注意單位的換算．
29．（2019?徐州學(xué)業(yè)考試）如1圖為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）該實(shí)驗(yàn)中　不需要　（選填“需要”或“不需要”）用天平測(cè)量重物的質(zhì)量m。
（2）正確操作得到的紙帶如題2圖所示，觀察紙帶，可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的　左　（選填“左”或“右”）端。若重物的質(zhì)量用m表示，紙帶上的0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，且兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，則當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)“3”時(shí)，重物的動(dòng)能為　　（用題中所給字母表示）。
【分析】（1）抓住重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等驗(yàn)證機(jī)械能守恒，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的原理分析是否需要天平測(cè)量重物的質(zhì)量；
（2）重物拖著紙帶做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)點(diǎn)跡間距的變化判斷重物與紙帶的哪一端相連，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出點(diǎn)3的瞬時(shí)速度，從而得出重物的動(dòng)能。
【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)通過動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等驗(yàn)證機(jī)械能守恒，由于質(zhì)量可以約去，可知不需要用天平測(cè)量重物的質(zhì)量；
（2）重物拖著紙帶做加速運(yùn)動(dòng)，相等時(shí)間內(nèi)距離越來越大，可知重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的左端。點(diǎn)3的瞬時(shí)速度為：
則重物的動(dòng)能為：＝。
故答案為：（1）不需要，（2）左，。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量。
30．（2019春?平安區(qū)校級(jí)期末）某同學(xué)在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，采用重物自由下落的方法，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，實(shí)驗(yàn)器材及打出的紙帶如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為0.02s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2，測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg．把紙帶中第一個(gè)點(diǎn)記作O（此時(shí)重物的速度為零），另選打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)A、B、C為計(jì)數(shù)點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量A、B、C各點(diǎn)到O的距離分別為9.51cm、12.70cm、15.70cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算或分析重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程：（計(jì)算結(jié)果均取3位有效數(shù)字）
（1）重物的重力勢(shì)能減少量為　△EP＝1.24J??；
（2）重物的動(dòng)能增加量為　△Ek＝1.19J　；
（3）這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量　大于　動(dòng)能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）分析產(chǎn)生誤差可能的原因是?、僦匚锵侣涫艿阶枇ψ饔茫仨毧朔Σ亮?、空氣阻力等做功；②長(zhǎng)度測(cè)量△Ek＝1.19J誤差．?。ㄖ辽賹懗鲆粭l原因）

【分析】應(yīng)用重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系求重物的重力勢(shì)能的減少量，應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度vB＝，再求B的動(dòng)能，計(jì)算比較重物的重力勢(shì)能減少量與動(dòng)能的增加，分析誤差產(chǎn)生原因．
【解答】解：（1）忽略阻力作用只受重力，根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系得：△Ep＝﹣mghOB＝﹣1.00×9.80×0.1270＝﹣1.24J，故重物的重力勢(shì)能減少量為1.24J
（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即m/s
3.1752＝1.19J
（3）比較重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量：△EP＝1.24J＞△Ek＝1.19J
（4）產(chǎn)生誤差可能的原因是：①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長(zhǎng)度測(cè)量△Ek＝1.19J誤差
答：（1）重物的重力勢(shì)能減少量為△EP＝1.24J；
（2）重物的動(dòng)能增加量為△Ek＝1.19J；
（3）這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量 大于動(dòng)能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）分析產(chǎn)生誤差可能的原因是． ①重物下落受到阻力作用，必須克服摩擦力、空氣阻力等做功；②長(zhǎng)度測(cè)量△Ek＝1.19J誤差．
【點(diǎn)評(píng)】考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理，動(dòng)能、勢(shì)能的增量計(jì)算，分析誤差來源．
31．（2019秋?崇川區(qū)校級(jí)月考）如圖所示是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。讓質(zhì)量為m的重錘自由下落，打出一條較為理想的紙帶，若A、B、C、D是所選紙帶上依次相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出A、B間距離為h1，B、C間距離為h2，C、D間距離為h3，已知重力加速度為g。
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，釋放紙帶和接通電源的合理順序是　 　。
A．先釋放紙帶，再接通電源 B．先接通電源，再釋放紙帶
（2）從A到C的下落過程中，重錘的重力勢(shì)能減少量△Ep＝　mg（h1+h2）　。
（3）由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時(shí)受到較大阻力，這樣會(huì)導(dǎo)致重力勢(shì)能減少量△Ep和動(dòng)能增加量△Ek的關(guān)系是　A　。
A．△Ep＞△Ek B．△Ep＜△EkC．△Ep＝△Ek D．以上均有可能

【分析】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作可知，先接通電源后釋放紙帶；
（2）根據(jù)重錘重力勢(shì)能的減少量計(jì)算公式為Ep減＝mg△h；
（3）如果阻力較大，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此導(dǎo)致結(jié)果mgh＞mv2。
【解答】解：（1）為了有效使用紙帶，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故ACD錯(cuò)誤，故B正確。
（2）從A到C的下落過程中，重錘重力勢(shì)能的減少量為Ep減＝mg（h1+h2）；
（3）如果阻力較大，物體需要克服阻力做功，重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此會(huì)出現(xiàn)mgh＞mv2的結(jié)果，即△Ep＞△Ek，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故答案為：（1）B；（2）mg（h1+h2）；（3）A。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過下降的高度求解重力勢(shì)能的減小量。
32．（2019?山東學(xué)業(yè)考試）如圖1所示為用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）若已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，重物質(zhì)量為0.2kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示，打P點(diǎn)時(shí)，重物的速度為零，A、B、C為另外3個(gè)連續(xù)點(diǎn)，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，可知重物由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能少量△Ep＝　9.82×10﹣2　J．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（2）若PB的距離用h表示，打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為vB，當(dāng)兩者間的關(guān)系式滿足　vB2＝2gh　時(shí)，說明下落過程中重錘的機(jī)械能守恒（已知重力加速度為g）。
（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能，其主要原因是　D　
A．重物的質(zhì)量過大
B．重物的體積過小
C．電源的電壓偏低
D．重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力。
【分析】重力勢(shì)能減小量：△Ep＝mgh；
根據(jù)功能關(guān)系可得出正確表達(dá)式；
書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚。
重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。
【解答】解：（1）重力勢(shì)能減小量：△Ep＝mgh＝0.2×9.8×0.0501J＝9.82×10﹣2m。
（2）要驗(yàn)證物體從P到B的過程中機(jī)械能是否守恒，
則需滿足mvB2＝mgh，即vB2＝2gh，說明下落過程中重錘的機(jī)械能守恒；
（3）A、重物的質(zhì)量過大，重物和紙帶受到的阻力相對(duì)較小，所以有利于減小誤差，故A錯(cuò)誤。
B、重物的體積過小，有利于較小阻力，所以有利于減小誤差，故B錯(cuò)誤。
C、電源的電壓偏低，電磁鐵產(chǎn)生的吸力就會(huì)減小，吸力不夠，打出的點(diǎn)也就不清晰了，與誤差的產(chǎn)生沒有關(guān)系，故C錯(cuò)誤。
D、重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能，故D正確。
故選：D
故答案為：（1）9.82×10﹣2；
（2）vB2＝2gh；
（3）D。
【點(diǎn)評(píng)】正確利用所學(xué)物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點(diǎn)在平時(shí)訓(xùn)練中要重點(diǎn)加強(qiáng)。
33．（2019春?鶴慶縣校級(jí)期末）某同學(xué)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”時(shí)按如圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖乙所示，圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零．

（1）選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)A，B，C，…，測(cè)出其中E，F(xiàn)，G點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為h1，h2，h3，已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，為驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過程中，重錘重力勢(shì)能的減少量△Ep＝　mgh2　，動(dòng)能的增加量Ek＝　?。ㄓ妙}中所給字母表示）．
（2）以各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)速度的平方v2為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出v2﹣h圖線，如圖丙所示，該圖象說明了　物體下落時(shí)，只有重力做功，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能守恒?。?br /> （3）從v2﹣h圖線求得重錘下落的加速度g＝　9.50　m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
【分析】根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量．
重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量屬于系統(tǒng)誤差，通過減小阻力的影響可以減小系統(tǒng)誤差．
根據(jù)機(jī)械能守恒得出v2﹣h的關(guān)系式，分析斜率的物理含義．
【解答】解：（1）從打下O點(diǎn)到打下F點(diǎn)的過程中，重錘重力熱能的減少量△EP＝mgh2．
F點(diǎn)的瞬時(shí)速度：vF＝，
則動(dòng)能的增加量為：△Ek＝．
（2）根據(jù)mgh＝mv2得：v2＝2gh，可知圖線的斜率等于2g，則：g＝．
圖線的斜率為：k＝＝19，則：g＝m/s2＝9.50m/s2．

故答案為：（1）mgh2，；
（2）物體下落時(shí)，只有重力做功，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能守恒；
（3）9.50．
【點(diǎn)評(píng)】在解決實(shí)驗(yàn)問題時(shí)要注意實(shí)驗(yàn)的原理有實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，特別要注意數(shù)據(jù)的處理及圖象的應(yīng)用．
四．實(shí)驗(yàn)題（共2小題）
34．（2021?遼寧三模）某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證小球向下擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒定律，細(xì)線一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端吊著小球，在O點(diǎn)的正下方有一溫度很高的電熱絲，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①實(shí)驗(yàn)開始前，測(cè)出小球的直徑D，再讓小球處于自然懸掛狀態(tài)，測(cè)出懸線的長(zhǎng)為L(zhǎng)，小球下端距水平地面的高度為h；
②將小球向左拉離平衡位置，測(cè)出細(xì)線與豎直方向成一定的張角θ，由靜止釋放小球，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線立即被電熱絲燒斷（不計(jì)細(xì)線燒斷時(shí)能量損失）；
③燒斷細(xì)線后，小球水平拋出，測(cè)得小球拋出后的水平位移為s。
完成下列問題：
（1）本實(shí)驗(yàn)所用器材有：細(xì)繩、小球、電熱絲、量角器和　BC?。ㄌ钊胝_選項(xiàng)前的字母）。
A.天平
B.刻度尺
C.游標(biāo)卡尺
（2）燒斷細(xì)線后，小球水平拋出速度表達(dá)式為v0＝　　（用已知和測(cè)量物理量的符號(hào)表示）。
（3）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立的表達(dá)式為　?。ㄓ靡阎蜏y(cè)量物理量的符號(hào)表示）。

【分析】（1）依據(jù)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理，確定還需要的測(cè)量工具；
（2）依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，即可求解平拋運(yùn)動(dòng)的速度；
（3）根據(jù)幾何關(guān)系求最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差，從而求得動(dòng)能的增加量與重力勢(shì)能減少量，進(jìn)而能寫出要驗(yàn)證的表達(dá)式。
【解答】解：（1）需要用刻度尺測(cè)量懸線長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)金屬球的直徑D，故選：BC
（2）燒斷細(xì)線后小球做平拋運(yùn)動(dòng)：水平方向，s＝v0t
豎直方向，h＝
聯(lián)立解得：v0＝
（3）從開始釋放小球，到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，若機(jī)械能守恒，則有：mg（L+）（1﹣cosθ）＝，整理得到：。
故答案為：（1）BC；（2）；（3）。
【點(diǎn)評(píng)】考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)驗(yàn)問題，關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)物理規(guī)律列出相應(yīng)方程，然后求解討論即可。
35．（2021春?鼓樓區(qū)校級(jí)月考）“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上安裝了1、2兩個(gè)光電門，滑塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細(xì)線繞過定滑輪與鉤碼相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行。
（1）在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源后，給滑塊一個(gè)初速度，使它從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間，為使氣墊導(dǎo)軌水平，可采取的措施是　A　。
A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些
B．遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些
C．調(diào)節(jié)P使軌道左端降低一些
D．滑塊的質(zhì)量增大一些
（2）正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，測(cè)出滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，遮光條的寬度用d表示，已知重力加速度g，現(xiàn)將滑塊從圖示位置由靜止釋放。
①若滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)鉤碼未著地，測(cè)得兩光電門中心間距L，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為t1、t2，則驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是　mgL＝（m+M）（）　。
②若滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)鉤碼已著地時(shí)，為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已測(cè)得鉤碼初始位置離地的高度h，還需測(cè)量的一個(gè)物理量是　遮光條通過光電門2的時(shí)間　。

【分析】（1）明確實(shí)驗(yàn)原理以及氣墊導(dǎo)軌裝置的特點(diǎn)可正確解答；
（2）①本實(shí)驗(yàn)中由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時(shí)速度大?。槐容^重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可判斷機(jī)械能是否守恒；
②鉤碼落地時(shí)，還要測(cè)速度再根據(jù)問題具體分析。
【解答】解：（1）不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間大于通過光電門2的時(shí)間。說明滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，也就是右端高，左端低。下列措施能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)調(diào)整目標(biāo)：調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些，或調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
（2）由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時(shí)速度，因此滑塊經(jīng)過光電門1的瞬時(shí)速度為：v1＝；滑塊經(jīng)過光電門2的瞬時(shí)速度為：v2＝；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，該實(shí)驗(yàn)中需要比較重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等即可判斷機(jī)械能是否守恒。鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，其重力勢(shì)能的減小量為：△Ep＝mgL，
系統(tǒng)動(dòng)能的增量為：△Ek＝（m+M）（）；
因此只要比較二者是否相等，即可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。
則為：mgL＝（m+M）（）；
②若滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)鉤碼已著地，為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已測(cè)得鉤碼初始位置離地的高度h，
結(jié)合以上的實(shí)驗(yàn)原理，還需測(cè)量的一個(gè)物理量是遮光條通過光電門2的時(shí)間。
故答案為：（1）A；（2）①mgL＝（m+M）（）、②遮光條通過光電門2的時(shí)間
【點(diǎn)評(píng)】物理實(shí)驗(yàn)如何變化，正確理解實(shí)驗(yàn)原理都是解答實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，同時(shí)加強(qiáng)物理基本規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

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高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)電子課本

4 機(jī)械能守恒定律

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

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