第8章 第5节 实验 验证机械能守恒定律-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

第5节 实验：验 白题基础过关 题型1实验原理及操作步骤 1.*小华同学利用如图所示的装置验证机械 能守恒定律.下列说法正确的是 A.电火花计时器应连接交流电源，工作电压 约为8V B.实验中应手提纸带上端，先释放纸带再启 动电火花计时器 C.打出的纸带前面一小段被损毁，用剩余 部分也能验证机械能守恒定律 D.实验中所测重物的动能增加量通常比其重 力势能的减少量稍大 题型2数据处理及误差分析 2.*用自由落体法“验证机械能守恒定律”， 就是看)m是否等于mg.(n为计数点的编 号0、1、2…).下列说法中正确的是 ( A.打点计时器打第一个点0时，重物的速度 为零 B.hn是计数点n到点1的距离 C.必须测量重物的质量 D.可以用vn=gn计算vn,其中tn=(n-1)T(T 为打点周期) 3.*研究自由下落物体的机械能时，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，造成这个结果的原因是() A.利用公式v=gt计算重物速度 B.利用公式v=√2gh计算重物速度 必修第二册 正机械能守恒定律 于错题本 限时：15min 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 4.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用 如图甲或乙所示的方案来进行： (1)比较这两种方案， (填“甲”或 “乙”)方案好些 时器 纸带 里夹子 打点计时器 重物纸带≤C小车 甲 乙 (2)图丙是该实验中得到的一条纸带，测得相 邻两个计数点间的距离如图丙所示，已知 相邻两个计数点之间的时间间隔T= 0.1s,物体运动的加速度a= (结 果保留2位有效数字)；该纸带是采用 (填“甲”或“乙”)实验方案得 到的 04B C D E单位：cm 17.2111.9116.7121.51 丙 (3)如图丁所示是采用甲方案时得到的一条 纸带，在计算图中N点重物的速度时，几 位同学分别用下列不同的方法进行计算， 其中正确的是 B.UN= n+xn+1 A.UN=gnT 2T C.vw=√/2gdn+l D.UN=g(n-1)T 黑白题094 黑题应用提优 限时：20min 1.**(2024·山东日照期初)如图所示，某实 压轴挑战 验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两个 2.*(2024·江苏扬州期中)某同学用如图 光电门计时器A和B验证质量为M的滑块 所示的装置来验证机械能守恒定律，轻绳 (含遮光条)和质量为m的钩码组成的系统机 端固定在0点，另一端连接圆柱形重锤A, 械能守恒.已知遮光条的宽度为d,先后通过 在A上放一个质量很小的小铁块，将重锤 A、B光电门的时间分别为△t1、△t2,光电门A、 拉起由静止释放，当它到达最低位置时受 B之间的距离为s,滑块运动通过光电门B时， 到竖直挡板P的阻挡，小铁块飞离重锤落 钩码未落地.（重力加速度大小为g) 在水平地面上.通过测量并计算重锤在下摆 过程中的势能减少量△E,和动能增加量 气垫学轮日滑块遮光条光碧门1 光电门B △E,就能验证机械能是否守恒 刻度尺 连气源 (1)实验中，下列实验器材不需要的 是 A.天平 (1)本实验中，是否需要测出重锤的质量？ B.刻度尺 (填“需要”或“不需要”) C.打点计时器 (2)关于重锤下落高度的测量，该同学打算 测量重锤中心在释放位置和在最低点 D.秒表 时的竖直距离，下列两个方案，你认为 (2)滑块先后通过A、B两个光电门时的瞬时 最佳测量方案是 速度大小分别为 .(用 A.测量重锤中心到悬点O的距离L和 题中给定字母表示) 释放时轻绳与竖直方向的夹角0 (3)验证本系统机械能守恒的表达式为 B.测量重锤中心在释放位置的高度h 和在最低点时的高度h, (用题中给定字母表示) (3)为了测量重锤到达最低点的速度大小， (4)下列情况中可能增大实验误差的 该同学测量了铁块下落的高度h以及 是 铁块的水平射程x,已知当地重力加速 A.气垫导轨未调至完全水平 度为g,则铁块飞离的速度v= B.滑块质量M和钩码质量m不满足 (4)通过测量和计算，该同学发现△E,略大 m≤M 于△E,分析此误差产生的原因，除存 C.遮光条宽度较大 在空气阻力外，主要原因是 D.两光电门间距过小 第八章黑白题095点，正好为第四次到达B点，根据动能定理mgh- +2x)=之公则宁>0，故C错误：D,从1到B增加 1 的动能△E=2m,从B到D减小的动能△E=-2m,因 为哈<B,故|AE|<△E,故D正确.故选D. 1a'(a√(ge,162 L 解析：(1)装置静止时，设OA、AB杆中的弹力分别为F1、 T1,0A杆与转轴的夹角为01，小环受到弹簧的弹力F弹1= 宁，小环受力平衡有=g+2ros0,小球受力平衡 有R,os0,+Tos8,=mg,Fsn8,=7sn8,解得= (2)设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2,OA杆与转轴的夹 角为02，弹簧长度为x,小环受到弹簧的弹力F2=k(x-L), 小环受力平衡有F阳=mg,解得x=三L对小球有 4 Roe=mg,Ftn,=mwan,且m=分，解得 /8g 00=√5L (3)弹簧长度为宁时，设01，M8杆中的弹力分别为B,、工， 01杆与弹簧的夹角为？，小环受到弹簧的弹力P米=k 2 小环受力平衡有2T,os风=ne+P,且cm月=名对小球 F cos 03=T cos 0 +mg,Fsin 0,+T sin 0=molsin 03. ,6g整个过程弹簧弹性势能变化为零，则弹力做 得ω=L 功为零，由动能定星：甲-g(受子）-2g( 子)-2xn(a,m8户，解得期=ng+62 第5节实验：验证机械能守恒定律 白题基础过关 1.C2.A3.C 4.(1)甲(2)4.8m/s2乙(3)B解析：(2)根据逐差法公 式得a-*4c_16.7+21.5)×102-(7.2+1.9)×102 m/s2≈ 4T2 4×(0.1)2 4.8m/s2.因a明显小于g,故为斜面上小车下滑的加速度，即 该纸带是采用题图乙所示的实验方案得到的 黑题应用提优 1.(1)CD(2),△ (3)mgs=- △t (是](4aD 解析：(1)对于钩码和滑块构成的系统有之(M+m)后 2(M+m)听=mgs;可知需要使用天平测量滑块与钩码的质 量，需要刻度尺测量两光电门之间的距离，通过光电门的时 间直接由光电门测得，故不需要打点计时器和秒表.故 参考答案与解析 选CD. (2)滑块通过光电门A时的瞬时速度大小为，品，滑块通 过光电门B时的瞬时速度大小为 d (3)根张机械能守恒有子（m)后-(M+m)后=g,整 =安（足广-（品户门 (4)A.气垫导轨未调至完全水平，会导致系统重力势能减少 量不是mg,增大实验误差，故A正确；B.验证本系统机械能 守恒不需要滑块质量M和钩码质量m满足m≤M,故B错 误：C遮光条宽度较大，会导致通过遮光条的平均速度与瞬 时速度间的差值变大，增大实验误差，故C正确；D两光电门 间距过小，可能使长度测量误差增大，可能增大实验误差，故 D正确.故选ACD. 压轴挑战 2.(1)不需要(2)B(3)x√ :(4)小铁块的飞离速度小 于重锤中心在最低点的速度 解析：(1)在验证机械能守恒时，验证的是重力势能减少量 △，=mgAh和动能的增加量AC,=了m2是否相等，即 mgAh=2m',左右两侧的质量可约去，不需要测量重锤的 质量，故填不需要 (2)A.测量重锤的下降高度时，测量重锤中心到悬点0的距 离L和释放时轻绳与竖直方向的夹角日，重锤下降高度为 △h=L(1-cos0),但0角不容易测量，测量精确度不高，故A 不是最佳方案；B.测量重锤中心在释放位置的高度h,和在最 低点时的高度h2,重锤下降高度△h=h,-h2,高度容易测量， 该测量方案最佳故选B. 1 (3)根据平抛运动规律，竖直方向有h=28,水平方向有 x=,联立解得=x√h (4)小铁块和重锤的角速度相等，但重锤中心运动的半径 大，则小铁块的飞离速度小于重锤中心在最低点的速度，在 实验中用小铁块的平抛初速度代替重锤的速度是有误差的. 第八章章末检测 1.C2.D3.D 4.D解析：C两个小球组成的系统只有重力做功，所以系统的 机枝能守恒，放有mgR+mg×2R=7×2m,解得。=√3gR, 即a、b球滑到水平轨道上时速度大小均为v=√3gR,故 C错误；D.b球在滑落过程中，设杆对b球做功为W,根据动 能定理可得+mgx2R=了m2,联立解得P:gR,对a 1 球由动能定理可得W'+mgR=2m,解得杆对a球做功为 W=弓msR,故D正确；AB结合D项分析可知，杆对a球 做正功，对b球做负功，故下滑过程中α球机械能增大，b球 机械能减小，即对单个球来看，机械能均不守恒，故AB错误 黑白题35