8.5 实验：验证机械能守恒定律 课时作业卷-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

8.5 实验：验证机械能守恒定律 一、实验题 1．某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，当地重力加速度为。实验操作如下： （1）测出遮光条的宽度d＝2 cm。 （2）将气垫导轨右侧适当垫高，测出光电门A、B光敏管的高度分别为hA、hB。 （3）将滑块轻放在调节好的气垫导轨右端，测出滑块经过光电门A、B的时间、，则滑块经过光电门时的速度为___________（用题目所给的符号表示）。 （4）若满足___________（用题目所给的符号表示），则说明滑块在光电门A、B之间运动的过程中机械能守恒。 2．用如图所示的装置验证机械能守恒定律。光滑水平桌面左端固定一竖直挡板，轻弹簧一端与挡板连接，另一端与质量为m的小车（含挡光板）相连，小车右侧通过细线绕过定滑轮悬挂一砝码盘。光电门可固定在桌面边缘不同位置，测量挡光板的挡光时间。刻度尺固定在桌面边缘可记录小车位置。实验过程如下： ①用游标卡尺测出挡光板的宽度； ②调节桌面至水平，让小车不与弹簧连接、不挂砝码盘能静止在桌面上任意位置； ③小车与弹簧右端连接，静止时记录挡光板中心的位置刻度x0，并将光电门固定在x0处； ④挂上砝码盘，向盘中逐个缓慢添加砝码至挡光板中心位置在刻度x处； ⑤取下砝码盘和砝码，再用外力沿弹簧轴向拉小车，让挡光板中心至刻度x处，并由静止释放，记录挡光板第一次通过光电门的时间；用天平称得砝码盘和砝码总质量为。 回答问题： （1）挡光板通过光电门的速度大小_____； （2）向盘中逐个缓慢添加砝码，在挡光板中心从刻度x0处到x处的过程中，拉力对弹簧做的功W＝_____； （3）取下砝码盘和砝码后，弹簧和小车组成的系统，在挡光板中心从刻度x处到x0处的过程中，弹簧弹性势能减少量等于W，小车动能的增加量_____。在实验误差范围内，若，则验证了弹簧和小车组成的系统机械能守恒。 3．某实验小组用自由落体运动验证机械能守恒定律。 （1）实验中，将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。该小组同学在实验操作过程中出现如图所示的三种情况，其中操作规范正确的是______。 A． B． C． （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的5个点A、B、C、D、E，测得C、D、E三个点到起始点O的距离分别为hC、hD、hE。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，则从打下O点到打下D点的过程中，重物的重力势能减少量为__________，动能增加量为_______________。（用上述测量量和已知量的符号表示） 4．参考案例 案例1  研究自由下落物体的机械能 （1）实验器材 铁架台（带铁夹）、_____________、重物（带夹子）、________、复写纸（或墨粉盘）、导线、毫米刻度尺、交流电源。 （2）实验步骤 ①安装装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。 ②打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3~5条打好点的纸带。 ③选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，测量并计算出两位置之间的距离Δh及两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证。 （3）数据处理 ①计算各点对应的瞬时速度：如图乙所示，根据公式vn＝，计算出某一点的瞬时速度vn。 ②验证方法 方法一：利用起始点和第n点。 选择开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内，则机械能守恒定律得到验证。 方法二：任取两点A、B。 如果在实验误差允许范围内，则机械能守恒定律得到验证。 方法三：图像法（如图所示）。 若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则机械能守恒定律得到验证。 （4）误差分析 本实验的误差主要是纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差。 （5）注意事项 ①安装打点计时器时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 ②应选用质量和密度较大的重物。 ③实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。 ④本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m。 ⑤速度不能用v＝gt或v＝计算，应根据纸带上测得的数据，利用vn＝计算瞬时速度。 案例2  研究沿斜面下滑物体的机械能 （6）实验器材 气垫导轨、数字计时器、带有遮光条的滑块。 （7）实验步骤 如图所示，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，忽略空气阻力，重力势能减小，动能增大。 测量两光电门之间高度差Δh和滑块通过两个光电门时的速度v1、v2，代入表达式验证。 （8）物理量的测量及数据处理 ①测量两光电门之间的高度差Δh； ②根据滑块经过两光电门时遮光条的遮光时间Δt1和Δt2，计算滑块经过两光电门时的瞬时速度。 若遮光条的宽度为ΔL，则滑块经过两光电门时的速度分别为v1＝，v2＝； ③若在实验误差允许范围内满足，则验证了机械能守恒定律。 （9）误差分析 两光电门之间的距离稍大一些，可以减小误差；遮光条的宽度越小，误差越小。 5．某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。 （1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2=__________（用H、h表示）； （2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示： h（） 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 s2（） 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78 请在坐标纸上作出s2-h关系图 （3）对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_________（填“小于”或“大于”）理论值； （4）从s2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_______。 6．某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量m0＝0.5 kg的砝码。 （1）在铁架台上标记一位置，并测得该位置与光电门F之间的距离为。取出质量为的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置由静止开始下降，则A下落到处的过程中，B箱与B箱中砝码的整体机械能是_________（填“增加”、“减少”或“守恒”）的。 （2）测得遮光条通过光电门的时间为，根据所测数据计算A下落到处的速度大小_________，下落过程中的加速度大小_________（用表示）。 （3）改变，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度，得到多组与的数据，作出图像如图乙所示，可得A的质量_________。（取重力加速度大小，计算结果保留两位有效数字） 7．小明利用给定的器材验证机械能守恒定律，步骤如下： （1）分别测量两物块的质量，物块1的质量记为；物块2的质量记为； （2）按图甲所示组装器材：物块1、2由跨过轻质定滑轮的细绳连接，物块2下端与打点计时器纸带相连，初始时，托住物块1，两物块保持静止，且纸带竖直绷紧，打点计时器所用的交流电源频率为f。 （3）接通打点计时器的电源，释放物块1，两物块开始运动，打出的纸带中的一段如图乙所示，每两个相邻的点之间还有4个点未画出，将相邻点的间距依次记为，，，和，测量并记下它们的大小； （4）重力加速度的大小g，则物块1和2的质量大小关系是________（填“大于”“小于”或“等于”）；在打出图乙中E点时，物块的运动速度大小为________；从打出B点到打出E点，在实验误差允许范围，若有等式________成立；则系统机械能守恒（用题中物理量符号表示）。 8．某实验小组利用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）以下三种测量速度的方案中，合理的是__________。 A．测量下落高度h，通过算出瞬时速度v B．测量下落时间t，通过v=gt算出瞬时速度v C．根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点瞬时速度v （2）按照正确的操作得到图1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，已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为___________，动能的增加量为___________。 （3）完成上述实验后，某同学采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒，装置如图2所示。他将宽度均为d的挡光片依次固定在圆弧轨道上，并测出挡光片距离最低点的高度h，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片的时间Δt。某次实验中记录数据并绘制图像，以h为横坐标，若要得到线性图像，应以___________为纵坐标，并分析说明如何通过该图像验证机械能守恒___________。 9．某实验小组用如图1所示的装置来验证系统的机械能守恒。物块甲、乙通过轻质细线连接，轻质细线跨过桌面右边缘的定滑轮，甲被锁定在光滑水平桌面上，乙竖直悬挂，在乙的下方距离h处固定安装一光电门，已知甲、乙的质量相等均为m，乙的上下表面间距为，甲、乙均视为质点，现由静止解锁甲，乙向下运动通过光电门的时间为，多次改变甲解锁时乙到光电门间的高度差h，测出乙通过光电门相应的时间，用测得的数据描绘出与h的关系图像如图2所示，不计滑轮的摩擦，重力加速度为g，回答下列问题： （1）乙通过光电门的速度为______； （2）乙从静止下落高度h的过程中，系统重力势能减小量______，当等式______成立时，就验证系统的机械能守恒； （3）当图2的斜率______，就说明系统的机械能守恒。 10．某兴趣小组设计了图1所示的实验来验证机械能守恒定律。长为L的轻绳下端固定一个带有“=”形凹槽的摆锤，另一端可绕O点自由转动，凹槽内装有一小球。现将摆锤拉起，使轻绳偏离竖直方向成角时，由静止释放摆锤，摆锤和小球一起向下摆动。当摆锤到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而立即停止运动，小球飞离凹槽做平抛运动，已知当地重力加速度为g。 （1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，除了偏角和绳长L之外，实验中还需要测量的物理量有________。 A．小球的质量m B．摆锤的质量M C．释放摆锤到停止运动的时间t D．小球飞离摆锤时离地面的高度h E．小球平抛运动过程中在水平方向的距离x （2）由平抛运动规律可知，摆锤刚到达最低位置时，小球的速度大小________（用题目已知数据和（1）中所选各物理量的符号表示）； （3）改变小球静止释放时轻绳与竖直方向的夹角，多次重复操作，测出不同角度释放后，小球平抛运动的水平位移x。以为横坐标，为纵坐标，得到如图2所示图像。若图像的斜率大小为________即可验证机械能守恒（用题目已知数据和（1）中所选物理量的符号表示）。 （4）实验时发现，由以上方法测得摆锤动能的增加量总是大于摆锤重力势能的减少量，你认为导致此现象的原因是：________。 第6页，共7页 第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $ 8.5 实验：验证机械能守恒定律 一、实验题 1．某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，当地重力加速度为。实验操作如下： （1）测出遮光条的宽度d＝2 cm。 （2）将气垫导轨右侧适当垫高，测出光电门、光敏管的高度分别为、。 （3）将滑块轻放在调节好的气垫导轨右端，测出滑块经过光电门、的时间、，则滑块经过光电门时的速度为___________（用题目所给的符号表示）。 （4）若满足___________（用题目所给的符号表示），则说明滑块在光电门、之间运动的过程中机械能守恒。 1． 【详解】（3）遮光条的宽度为，滑块经过光电门的时间为，滑块经过光电门时的速度为 （4）若机械能守恒，则滑块减少的重力势能等于增加的动能，化简可得 2．用如图所示的装置验证机械能守恒定律。光滑水平桌面左端固定一竖直挡板，轻弹簧一端与挡板连接，另一端与质量为的小车（含挡光板）相连，小车右侧通过细线绕过定滑轮悬挂一砝码盘。光电门可固定在桌面边缘不同位置，测量挡光板的挡光时间。刻度尺固定在桌面边缘可记录小车位置。实验过程如下： ①用游标卡尺测出挡光板的宽度； ②调节桌面至水平，让小车不与弹簧连接、不挂砝码盘能静止在桌面上任意位置； ③小车与弹簧右端连接，静止时记录挡光板中心的位置刻度，并将光电门固定在处； ④挂上砝码盘，向盘中逐个缓慢添加砝码至挡光板中心位置在刻度处； ⑤取下砝码盘和砝码，再用外力沿弹簧轴向拉小车，让挡光板中心至刻度处，并由静止释放，记录挡光板第一次通过光电门的时间；用天平称得砝码盘和砝码总质量为。 回答问题： （1）挡光板通过光电门的速度大小_____； （2）向盘中逐个缓慢添加砝码，在挡光板中心从刻度处到处的过程中，拉力对弹簧做的功_____； （3）取下砝码盘和砝码后，弹簧和小车组成的系统，在挡光板中心从刻度处到处的过程中，弹簧弹性势能减少量等于，小车动能的增加量_____。在实验误差范围内，若，则验证了弹簧和小车组成的系统机械能守恒。 2．（1） （2） （3） 【详解】（1）挡光板的宽度，挡光板通过光电门的时间，因挡光板宽度很小，挡光板通过光电门的速度大小可近似等于这段时间内的平均速度 （2）弹簧在大小为的拉力作用下，伸长量为，根据胡克定律 拉力做功等于弹簧弹性势能的增加量，解得 （3）小车动能的增加量 3．某实验小组用自由落体运动验证机械能守恒定律。 （1）实验中，将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。该小组同学在实验操作过程中出现如图所示的三种情况，其中操作规范正确的是______。 A． B． C． （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的5个点A、B、C、D、E，测得C、D、E三个点到起始点O的距离分别为hC、hD、hE。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，则从打下O点到打下D点的过程中，重物的重力势能减少量为__________，动能增加量为_______________。（用上述测量量和已知量的符号表示） 3．（1）B （2）mghD 【详解】（1）实验中要让纸带竖直，减小实验误差；实验开始时应让重物靠近打点计时器，故选B。 （2）[1]从打下O点到打下D点的过程中，重物的重力势能减少量为ΔEp= mghD [2]打下D点时的速度为，则从打下O点到打下D点的过程中，动能增加量为。 4．参考案例 案例1  研究自由下落物体的机械能 （1）实验器材 铁架台（带铁夹）、_____________、重物（带夹子）、________、复写纸（或墨粉盘）、导线、毫米刻度尺、交流电源。 （2）实验步骤 ①安装装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。 ②打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3~5条打好点的纸带。 ③选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，测量并计算出两位置之间的距离Δh及两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证。 （3）数据处理 ①计算各点对应的瞬时速度：如图乙所示，根据公式vn＝，计算出某一点的瞬时速度vn。 ②验证方法 方法一：利用起始点和第n点。 选择开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内，则机械能守恒定律得到验证。 方法二：任取两点A、B。 如果在实验误差允许范围内，则机械能守恒定律得到验证。 方法三：图像法（如图所示）。 若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则机械能守恒定律得到验证。 （4）误差分析 本实验的误差主要是纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差。 （5）注意事项 ①安装打点计时器时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 ②应选用质量和密度较大的重物。 ③实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。 ④本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m。 ⑤速度不能用v＝gt或v＝计算，应根据纸带上测得的数据，利用vn＝计算瞬时速度。 案例2  研究沿斜面下滑物体的机械能 （6）实验器材 气垫导轨、数字计时器、带有遮光条的滑块。 （7）实验步骤 如图所示，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，忽略空气阻力，重力势能减小，动能增大。 测量两光电门之间高度差Δh和滑块通过两个光电门时的速度v1、v2，代入表达式验证。 （8）物理量的测量及数据处理 ①测量两光电门之间的高度差Δh； ②根据滑块经过两光电门时遮光条的遮光时间Δt1和Δt2，计算滑块经过两光电门时的瞬时速度。 若遮光条的宽度为ΔL，则滑块经过两光电门时的速度分别为v1＝，v2＝； ③若在实验误差允许范围内满足，则验证了机械能守恒定律。 （9）误差分析 两光电门之间的距离稍大一些，可以减小误差；遮光条的宽度越小，误差越小。 4．打点计时器 纸带 【详解】[1][2]完成实验还需要的器材为打点计时器和纸带。 5．某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。 （1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2=__________（用H、h表示）； （2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示： h（） 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 s2（） 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78 请在坐标纸上作出s2-h关系图 （3）对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_________（填“小于”或“大于”）理论值； （4）从s2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_______。 5．4Hh 见解析 小于 小球与轨道间存在摩擦力 【详解】（1）[1]对于小球从静止释放到水平抛出这段曲线运动，由动能定理 可得 对于平抛运动，由平抛规律可得，在竖直方向 在水平方向 联立可得，所以。 （2）[2]依次描点，连线，注意不要画成折线，如图所示 （3）[3]对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线中发现：自同一高度静止释放的钢球，也就是h为某一具体数值时，理论的s2数值大于实验的s2数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值； （4）[4]从s2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，认为造成上述偏差的可能原因是小球与轨道间存在摩擦力，由于摩擦力做功损失了部分机械能，所以造成实验中水平抛出的速率小于理论值。 6．某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量的砝码。 （1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，B箱与B箱中砝码的整体机械能是_________（填“增加”、“减少”或“守恒”）的。 （2）测得遮光条通过光电门的时间为，根据所测数据计算A下落到处的速度大小_________，下落过程中的加速度大小_________（用表示）。 （3）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出a—m图像如图乙所示，可得A的质量mA＝_________kg。（取重力加速度大小，计算结果保留两位有效数字） 6．增加 2.2 【详解】（1）[1]A与B是由绳子相连的连接体，当A下降时B上升，它们具有相同的速率，可知当A下落至F处的过程中，B的重力势能增加，动能增加，而机械能为动能与势能之和，则可知B的机械能增加。 （2）[2]该实验中用遮光条通过光电门时的平均速度来代替物块经过光电门时的瞬时速度，则有 [3]物块A下落高度为h，初速度为0，下落至F处时的速度为v，则根据匀变速直线运动的规律有 可得 （3）[4]对A、B及砝码组成的系统由牛顿第二定律有 整理可得 将m0＝0.5 kg代入上式解得 7．小明利用给定的器材验证机械能守恒定律，步骤如下： （1）分别测量两物块的质量，物块1的质量记为；物块2的质量记为； （2）按图甲所示组装器材：物块1、2由跨过轻质定滑轮的细绳连接，物块2下端与打点计时器纸带相连，初始时，托住物块1，两物块保持静止，且纸带竖直绷紧，打点计时器所用的交流电源频率为f。 （3）接通打点计时器的电源，释放物块1，两物块开始运动，打出的纸带中的一段如图乙所示，每两个相邻的点之间还有4个点未画出，将相邻点的间距依次记为，，，和，测量并记下它们的大小； （4）重力加速度的大小g，则物块1和2的质量大小关系是________（填“大于”“小于”或“等于”）；在打出图乙中E点时，物块的运动速度大小为________；从打出B点到打出E点，在实验误差允许范围，若有等式________成立；则系统机械能守恒（用题中物理量符号表示）。 7．大于 【详解】（4）[1]由图甲可知，打点计时器位于物块2下方，纸带连在物块2下端，说明物块2向上运动，物块1向下运动，系统做加速运动，故，即物块1的质量大于物块2的质量。 [2]打点计时器电源频率为，每两个相邻的点之间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，打出E点时物块的速度 [3]从打出B点到打出E点，物块1下降、物块2上升的高度均为 系统重力势能的减少量 打出B点时物块的速度 系统动能的增加量 若系统机械能守恒，则 即 8．某实验小组利用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）以下三种测量速度的方案中，合理的是__________。 A．测量下落高度h，通过算出瞬时速度v B．测量下落时间t，通过v=gt算出瞬时速度v C．根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点瞬时速度v （2）按照正确的操作得到图1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，已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为___________，动能的增加量为___________。 （3）完成上述实验后，某同学采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒，装置如图2所示。他将宽度均为d的挡光片依次固定在圆弧轨道上，并测出挡光片距离最低点的高度h，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片的时间Δt。某次实验中记录数据并绘制图像，以h为横坐标，若要得到线性图像，应以___________为纵坐标，并分析说明如何通过该图像验证机械能守恒___________。 8．（1）C （2）mghB （3）或 见解析 【详解】（1）AB．不可以用和计算出瞬时速度v，因为这样就默认重物做自由落体运动，失去了验证的意义，故AB错误； C．测出物体下落的高度h，根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，故C正确。 故选C。 （2）[1]从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为； [2]根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，打下B点时重物的速度大小为 从打下O点到打下B点的过程中，重物的动能变化量为 （3）设摆锤释放时高度为h0，若机械能守恒则有 整理得或者 图线为不过原点的一条直线，斜率大小为（或），可验证机械能守恒。 9．某实验小组用如图1所示的装置来验证系统的机械能守恒。物块甲、乙通过轻质细线连接，轻质细线跨过桌面右边缘的定滑轮，甲被锁定在光滑水平桌面上，乙竖直悬挂，在乙的下方距离h处固定安装一光电门，已知甲、乙的质量相等均为m，乙的上下表面间距为，甲、乙均视为质点，现由静止解锁甲，乙向下运动通过光电门的时间为，多次改变甲解锁时乙到光电门间的高度差h，测出乙通过光电门相应的时间，用测得的数据描绘出与h的关系图像如图2所示，不计滑轮的摩擦，重力加速度为g，回答下列问题： （1）乙通过光电门的速度为______； （2）乙从静止下落高度h的过程中，系统重力势能减小量______，当等式______成立时，就验证系统的机械能守恒； （3）当图2的斜率______，就说明系统的机械能守恒。 9．（1） （2） （3） 【详解】（1）乙通过光电门的速度为 （2）[1]乙从静止下落高度h的过程中，甲的重力势能不变，乙重力势能的减小量就是系统重力势能的减小量，则 [2]系统动能的增加量。当时，系统的机械能守恒，即 （3）由，可得。系统的机械能守恒时，图像的斜率。 10．某兴趣小组设计了图1所示的实验来验证机械能守恒定律。长为L的轻绳下端固定一个带有“=”形凹槽的摆锤，另一端可绕O点自由转动，凹槽内装有一小球。现将摆锤拉起，使轻绳偏离竖直方向成角时，由静止释放摆锤，摆锤和小球一起向下摆动。当摆锤到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而立即停止运动，小球飞离凹槽做平抛运动，已知当地重力加速度为g。 （1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，除了偏角和绳长L之外，实验中还需要测量的物理量有________。 A．小球的质量m B．摆锤的质量M C．释放摆锤到停止运动的时间t D．小球飞离摆锤时离地面的高度h E．小球平抛运动过程中在水平方向的距离x （2）由平抛运动规律可知，摆锤刚到达最低位置时，小球的速度大小________（用题目已知数据和（1）中所选各物理量的符号表示）； （3）改变小球静止释放时轻绳与竖直方向的夹角，多次重复操作，测出不同角度释放后，小球平抛运动的水平位移x。以为横坐标，为纵坐标，得到如图2所示图像。若图像的斜率大小为________即可验证机械能守恒（用题目已知数据和（1）中所选物理量的符号表示）。 （4）实验时发现，由以上方法测得摆锤动能的增加量总是大于摆锤重力势能的减少量，你认为导致此现象的原因是：________。 10．（1）DE （2） （3）4hL （4）小球圆周运动半径大于摆锤圆周运动半径，摆到最低点时，小球的速度大于摆锤的速度，故由小球速度测算出的摆锤动能增量大于摆锤重力势能的减少量 【详解】（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。小球在最低点飞出时做平抛运动，小球平抛的初速度即为摆锤在最低点的速度，根据平抛运动规律可得， 联立求得 因此要想求出平抛运动的初速度，应该测量小球飞离摆锤时离地面的高度h和小球平抛运动过程中在水平方向的距离x。 故选DE。 （2）由小问1可知 （3）小球从静止运动到最低点的过程中，由动能定理得，又 联立得，可知图像的斜率大小为。 （4）小球圆周运动半径大于摆锤圆周运动半径，摆到最低点时，小球的速度大于摆锤的速度，故由小球速度测算出的摆锤动能增量大于摆锤重力势能的减少量。 第6页，共7页 第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $