高考物理必考17个实验精讲精练专题07验证机械能守恒定律（含解析）

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1、验证机械能守恒定律基本知识机械能守恒定律：只有重力做功，动能与重力势能相互转化，机械能守恒。实验目的：通过研究物体自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。实验装置：实验步骤：（1）按上图安装装置（2）先接通电源，后释放纸带（3）选择打点清晰的纸带（4）数据处理数据处理：（1）选取0点（从0点到1点距离约为2cm）（2）选取适当的点P（3）测物体下落的高度h（4）计算P点的速度v（5）验证是否符合即11注意事项：不需要测物体质量m。例题和习题1.如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利

2、用此装置验证机械能守恒定律。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．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．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项

3、有____________。A．OA、AD和EG的长度B．OC、BC和CD的长度C．BD、CF和EG的长度D.AC、BD和EG的长度2.某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有和。打出纸带的一部分如图（b）所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。11(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为______________，打出C点时重物下落的速度大小为

4、_____________，重物下落的加速度大小为_____________。(2)已测得当地重力加速度大小为，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%，由此推算出为__________。【答案】⑴，，；⑵40【解析】⑴由于重物匀加速下落，各相邻点之间时间间隔相同，因此点应是从运动到的过程的中间时刻，由匀变速直线运动的推论可得：点的速度等于段的平均速度，即由于，故同理可得匀加速直线运动的加速度故①⑵重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得：②11由已知条件③由②③得代入①得：，代入数据得3.利用图2装置做“验证机械能守恒定律”

5、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动能变化量与势能变化量A.速度变化量和势能变化量B.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

6、的重力势能变化量＝　　　　　，动能变化量＝　　　　　。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．利用公式计算中午速度B．利用公式计算重物速度11C．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响D．没有采用多次试验去平均值的方法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是否正确。【解析】（2）①根据机械能守恒定律可得，故需要比較动能变

7、化量，A正确；②电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺，故B正确；根据可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，C错；③重力势能改变量为,由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻规律可得B点的速度为,所以④实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C正确；⑤该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据可知，图像就是过原点的一条直线。要向通过图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g。4.在“用DIS研

8、究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏。（选填：“大”或“小”）。【答案】光电门；大【解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d与挡光时间的比值进行计算，为，当摆锤直径大于真实值时