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）

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 ( 纸带 夹子 接电源 重物 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.（多选)用自由落体法验证机械能守恒定律， 就是看)mt是否等于mgh,(n为计教点的编 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是计数点到起始点0的距离 C.必须测量重物的质量 D.可以用n=gn计算vn,其中n=(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·RJ 证机械能守恒定律 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 纸带 打点计时器 重物纸带 小车 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 04.B 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，在计算打图中N点时重物的速度 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 Xn+中 7 xn+xn+1 A.vN=gnT B.UN= 2T C.vw=√/2gdn+1 D.vN=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，某实验小压轴挑战 组在实验室中利用水平气垫导轨和两个光电 门计时器A和B验证质量为M的滑块（含遮 2.(2024·江苏扬州期中)某同学用如图所示 的装置来验证机械能守恒定律.轻绳一端固 光条)和质量为m的钩码组成的系统机械能 定在O点，另一端连接圆柱形重锤A,在A 守恒.已知遮光条的宽度为d,先后通过A、B 上放一个质量很小的小铁块，将重锤拉起 光电门的时间分别为△t1、△t2,光电门A、B之 由静止释放，当它到达最低位置时受到竖 间的距离为s,滑块运动通过光电门B时，钩 码未落地.（重力加速度大小为g) 直挡板P的阻挡，小铁块飞离重锤落在水 平地面上.通过测量并计算重锤在下摆过程 电门B 气垫导轨 滑块遮光条光电门A 中的势能减少量△E,和动能增加量△Ek,就 刻度天 能验证机械能是否守恒： 连气源 , (1)实验中，下列实验器材不需要的 是 77777777777力77 A.天平 B.刻度尺 (1)本实验中，是否需要测出重锤的质量？ C.打点计时器 (填“需要”或“不需要”) D.秒表 (2)关于重锤下落高度的测量，该同学打算 (2)滑块先后通过A、B两个光电门时的瞬时 测量重锤中心在释放位置和在最低点 速度大小分别为 .(用 时的竖直距离，下列两个方案，你认为 题中给定字母表示) 最佳测量方案是 (3)验证本系统机械能守恒的表达式为 A.测量重锤中心到悬点O的距离L和 释放时轻绳与竖直方向的夹角0 (用题中给定字母表示) B.测量重锤中心在释放位置的高度h (4)下列情况中可能增大实验误差的 和在最低点时的高度h2 是 (3)为了测量重锤到达最低点的速度大小， A.气垫导轨未调至完全水平 该同学测量了铁块下落的高度h以及 B.滑块质量M和钩码质量m不满足 铁块的水平射程x,已知当地重力加速 m≤M 度为g,则铁块飞离的速度v= C.遮光条宽度较大 (4)通过测量和计算，该同学发现△E,略大 D.两光电门间距过小 于△E,分析此误差产生的原因，除存 在空气阻力外，主要原因是 进阶突破拔高练P16 第八章黑白题095k乞，小环受力平衡F集=mg+2Ic日，小球受力平衡 F cos 0+Ticos 0,=mg,F;sin =T sin 4mg (2)设0A、AB杆中的弹力分别为F2、T2,0A杆与转轴的夹 角为02，弹簧长度为x,小环受到弹簧的弹力F弹2=k(x-L), 小环受力平衡F微=喝，解得x:子1对小球有 F,cos6,=mg,F,in8,=milsin0,且cos0=2,解得 (3)弹簧长度为兰时，设0A,AB杆中的弹力分别为R,、7, 04杆与弹簧的夹角为8，小环受到弹簧的弹力F=k乞， 小环受力平有21，cos2,=mg+f,且cas0,=名对小球有 F3cos 03=T3cos 03+mg,F3sin 03+T3sin 03=malsin3. 、16g.整个过程弹簧弹性势能变化为零，则弹力做功 为零，曲动能定理：g(子）-2（华）2x 16mgl2 之m(（a,n）广，解得=mL+62 第5节 实验：验证机械能守恒定律 白题基础过关 1.C 2.AB解析：A.打点计时器打第一个点时，重物运动的速度应 为零，故A正确；B.hn与un分别表示打第n个点时重物下落 的高度和对应的瞬时速度，故B正确；C.本实验中，不需要测 量重物的质量，因为公式mgh=?m2的两边都有m,放只 要h-?成立，mgh=?m2就成立，机被能守恒定律也 就被验证了，故C错误；D.实验中应用公式，来 2T 计算un,故D错误故选AB. 3.C解析：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，所以减少的重力势 能一部分转化为动能，一部分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，故选C. 4.(1)甲(2)4.8m/s2乙(3)B解析：(2)根据逐差法公 式得a= xc-x4c_(16.7+21.5)×102-(7.2+11.9)×102 m/s2 4r2 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)1 d (3)e=2(M+m)[() (,)](am 解析：(1)对于钩码和滑块构成的系统有？（M+m)后 必修第二册·RJ 之（(M+m)=mg: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 选CD. ②)滑块通过光电门A时的瞬时速度大小为以三&，滑块通 过光电门B时的瞬时速度大小为，A, d (3)根据机被能守恒有（M+m)后-(M+m)听=mg,整 (4)A.气垫导轨未调至完全水平，会导致系统机械能不守 恒，可能增大实验误差，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√ g (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 △E。=mgh和动能的增加量△E=2mt是否相等，即mgh= 2m0,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O的距 离L和释放时轻绳与竖直方向的夹角0，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. (3)根据平抛运动规律，竖直方向有A=7,水平方向有 x=t,联立解得=√2h g (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.A2.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 机械能守恒，故有mgR+mg×2R=2×2m,解得。=V3gR, 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4mex2R=之w2,联立解得F=-子gR,对a 球由动能定理可得+mgR=了m,解得杆对a球做功为 黑白题36