8.5 实验：验证机械能守恒定律 分层作业-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 分层作业

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

A层

1．某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律：将量角器竖直固定在铁架台上，使直径边水平；小球通过长为L且不可伸长的细线悬挂于量角器的圆心O处；O点正下方安装光电门。实验时，利用电磁铁吸住小球，断开电源，小球在紧贴量角器的竖直平面内运动，运动到最低点时刚好挡住光电门的细光束。挡光距离视为小球直径d，当地重力加速度为g。

(1)对于该实验，应选用________

A．铝球       B．钢球      C．铜球

(2)读出细线与竖直方向的夹角后释放小球，小球通过光电门的时间为，则小球的速度________。多次改变夹角θ，重复上述步骤，记录对应的θ和t；

(3)计算重力势能变化时，所取小球的高度变化应为________

A． B． C．

(4)若以为纵坐标、为横坐标描点画图，图像应为一条过原点的倾斜直线，可得出小球运动过程中满足机械能守恒，图像斜率k=________（用L、d、g表示）；

(5)小明按上述方案进行实验操作和数据处理，得到图像如乙图所示，他认为是空气阻力的影响。你是否同意他的观点，并从图像变化来说明原因。

___                                           _____

2．在“验证机械能守恒定律”的实验中：

(1)下列操作正确的是（　　）

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___________，动能变化量___________。

(3)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．利用公式计算重物速度        B．利用公式计算重物速度

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

3．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，重物从高处由静止开始下落，重物拉动纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上点间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律。

 

(1)实验常选用电磁打点计时器，最符合电磁打点计时器工作要求的电源电压是（　　）

A．直流       B．直流       C．交流       D．交流

(2)实验中，用打点计时器打出一条纸带，如图所示，点为打点计时器打出的第一个点。选取连续打出的点、、为计数点，各计数点间距离已在图上标出。已知打点计时器所用交流电源的频率为，重物质量，从释放到打下点，重物减少的重力势能为__________；打下点时，重物的动能为__________（重力加速度为）。若与近似相等，则机械能守恒。

4．利用图示装置做“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．速度变化量与势能变化量

C．速度变化量与高度变化量

(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，还必须使用的器材有______。

A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码） D．秒表

(3)根据纸带算出相关各点的速度，测出下落距离，则以为纵轴，以为横轴，画出的图像应是图中的______。

 

 

B层

5．甲同学利用图1中的装置，乙同学利用图2中的装置分别进行验证机械能守恒定律的实验。

(1)甲乙两组为完成实验，下列实验器材中需要的是（　　）

A．秒表 B．刻度尺 C．低压直流电源 D．低压交流电源

(2)关于上述实验，下列说法中正确的是（　　）

A．甲乙实验中，重物最好选择密度较大，体积较小的物体

B．甲乙实验中，仅为验证机械能守恒，重物的质量可以不测量

C．甲乙实验中，实验中应先释放纸带，后接通电源

D．甲实验中，可以利用公式来求解瞬时速度

(3)图3是两组同学各自得到了一条纸带，其中编号①中的点为实际点迹；编号②中的点为计数点，且相邻计数点间还有四个点没有画出，则纸带_____（填“①”或“②”）是甲同学验证机械能守恒定律实验得到的，纸带②上C点对应的速度是_____m/s（保留两位有效数字）。

(4)甲同学利用多条纸带算出加速度为g=9.78m/s2，并用此值g算出的重物减少的重力势能为Ep，增加的动能为0.98Ep，甲同学认为实验结果验证了机械能守恒，但乙同学认为甲同学的实验不能验证机械能守恒，你赞同_____（填“甲”或“乙”），理由是：_____。（填A或B）

A．在误差允许的范围内        B．没有用当地的重力加速度

6．利用图1所示的装置验证机械能守恒定律。

(1)下列操作步骤，正确的是（　　）

A．先接通电源后释放纸带

B．用秒表测量重物下落的时间

C．在纸带上用刻度尺测量重物下落的高度

(2)实验得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到重物下落的起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，计时器打点周期为，设重物的质量为，运动到点时的动能为_______________________________。

(3)小明用两个物体、分别进行实验，多次记录下落的高度和对应的速度大小，作出图像如图3所示，实验操作规范。通过图像可以确定（　　）

A．受到的阻力大小恒定

B．的质量小于的质量

C．选择进行实验误差更小

(4)小丽用图4所示的装置验证机械能守恒定律。实验时，将气垫导轨调至水平，在气垫导轨上安装一个光电门，滑块上固定一个遮光条，将滑块用细线绕过轻质定滑轮与托盘相连。测出遮光条的宽度为，托盘和砝码的总质量为，滑块和遮光条的总质量为，滑块由静止释放，读取遮光条通过光电门的遮光时间。重力加速度为。为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是_________________，将该物理量用表示。机械能守恒定律，以上测得的物理量满足的关系式为_________________________。

 

C层

7．某学习小组用如图甲所示的装置探究机械能守恒定律。手托住用轻绳跨过定滑轮连接的A、B两物块，某时刻静止释放。已知A的质量，B的质量为M（M未知，且）。用周期的频闪照相机拍摄B物块，获得的照片如图乙所示。取重力加速度。

(1)根据图乙信息可判断B物块在拍摄第一张