实验针对训练7 验证机械能守恒定律-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（江苏专用）

实验针对训练(七)　验证机械能守恒定律 1．(2024·江苏淮安海安高级中学高三月考)利用图甲装置做“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，得到图乙所示的一条纸带。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ΔEp＝_______，动能变化量ΔEk＝______。 (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＝gt计算重物速度 B．利用公式v＝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 2．(数据处理与分析)(2025·江苏徐州模拟)某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出小车的质量M、砂桶(含砂)的质量m； ②按图1连接好实验装置，并使弹簧测力计竖直，小车紧靠打点计时器； ③接通电源，释放小车，打出纸带； ④取下砂桶和纸带； ⑤重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： (1)下列关于该实验的说法正确的是______。 A．本实验的研究对象是小车 B．实验中不需要记录弹簧测力计的示数F C．实验中必须保证m远小于M D．将木板左端垫高，平衡系统受到的摩擦阻力后，系统的机械能就守恒了 (2)当M＝0.5 kg、m＝0.2 kg时得到了图2所示的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。系统在打点0～5的过程中，打点5时小车的速度大小v＝______ m/s，系统动能的增加量ΔEk＝__________ J，系统重力势能的减少量ΔEp＝______ J。(均保留3位有效数字) (3)由以上数据可知，系统动能的增加量_______(选填“大于”“等于”或“小于”)系统重力势能的减少量，造成这种结果的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验针对训练(七) 1．解析：(1)验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故选A。 (2)电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意两点间的距离，表示重物下落的高度；等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平称质量，故选AB。 (3)根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打B点时的重力势能变化量为ΔEp＝－mghB B点的速度为vB＝ 所以动能变化量为 ΔEk＝＝。 (4)由于纸带在下落过程中，重物和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C选项正确。 答案：(1)A　(2)AB　(3)－mghB　　(4)C 2．解析：(1)本实验的研究对象是小车以及砂桶(含砂)组成的系统，选项A错误；设砂桶下降的高度为h，速度为v，则小车移动的距离为2h，速度为2v，则实验要验证的关系是mgh＝mv2＋M(2v)2，则实验中不需要记录弹簧测力计的示数F，选项B正确；该实验中不需要必须保证m远小于M，由于摩擦无法避免，故也不需要木板左端垫高平衡摩擦力，选项C、D错误。故选B。 (2)每相邻两计数点间还有4个点未标出，则T＝0.1 s，打点5时小车的速度大小为 v车＝＝ m/s＝1.00 m/s， 则砂桶的速度为v桶＝0.500 m/s 系统动能的增加量为 ΔEk＝＝×0.2×0.52 J＋×0.5×12 J＝0.275 J 系统重力势能的减少量为 ΔEp＝mg×s5＝0.2×9.8××(15.82＋8.98)×10-2 J≈0.243 J。 (3)由以上数据可知，系统动能的增加量大于系统重力势能的减少量；造成这种结果的主要原因是没有计算动滑轮的重力势能减少量。 答案：(1)B　(2)1.00　0.275　0.243　(3)大于　没有计算动滑轮的重力势能减少量 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$