专题19 实验：验证机械能守恒定律（专项训练）（浙江专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以实验装置变式为脉络，系统覆盖教材原型与创新拓展，通过分层演练构建“原理理解-误差分析-迁移应用”的科学探究能力体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|5题|聚焦打点计时器、气垫导轨等原型装置，考查仪器使用、数据处理（v²-h图像）|从实验原理（机械能守恒条件）到基础操作，构建“装置-测量-验证”逻辑链| |重难·创新演练|5题|结合单摆、平抛、电磁阻尼等创新情境，涉及多器材组合与误差归因|拓展守恒条件适用范围，深化科学思维中的模型建构与质疑创新| |真题·实战演练|4题|高考真题重现，突出高频考点（速度计算、图像斜率分析）|对接命题趋势，强化科学探究中的证据收集与结论论证能力|

专题19 实验：验证机械能守恒定律（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 ⏳题型01 教材原型实验 1 ⏳题型02 创新拓展实验 7 重难·创新演练 14 真题·实战演练 21 模拟·基础演练 考查重点：验证机械能守恒定律的方法实验 ⏳题型01 教材原型实验 1. （2026·浙江·三模）如图所示的实验装置： (1)下列说法正确的是_________ A．仪器乙打点计时器需要用交流学生电源 B．利用装置甲进行“探究速度与时间的关系”实验时需要平衡摩擦力 C．装置甲可以验证系统机械能守恒 D．装置丙验证机械能守恒时须知道当地的重力加速度 (2)图丁所示的①、②纸带是王同学用装置甲“探究加速度与力和质量关系”实验和邓同学用装置丙“验证机械能守恒”实验测定的纸带，实验操作均正确。已知打点计时器所用交流电频率为，根据纸带信息判断纸带_________（填“①”或“②”）是王同学的，其加速度大小为_________m/s2（结果保留3位有效数字），实验操作中槽码的总质量_________（填“满足”或“不满足”）远小于小车的质量。 (3)邓同学在实验数据处理时，取间距较大的两计数点来获得重锤重力势能的减少量和重锤动能的增加量，这样的处理好处是_________。 【答案】(1)D (2) ② 2.50 不满足 (3)减小长度测量的相对误差，提高实验结果的准确度 【详解】（1）A．实验装置乙打点计时器为电火花计时器，应连接220V的交流电源，不是交流学生电源，故A错误； B．利用实验装置甲“探究速度与时间的关系”时，只需要保证小车所受合力不变，即只需要保证小车做匀加速直线运动即可，不需要平衡摩擦力，故B错误； C．实验装置甲平衡摩擦力后，由于仍存在摩擦力做功，系统机械能不守恒，所以不可以验证系统机械能守恒，故C错误； D．实验装置丙验证机械能守恒时，为了计算重力势能的减小量，则必须要知道当地的重力加速度，故D正确。 故选D。 （2）[1] 王同学用装置甲实验，小车受槽码的拉力做匀加速直线运动，加速度较小；邓同学用装置丙实验，重锤做自由落体运动，加速度接近，加速度较大。由于加速度越大，相等时间内的速度变化越快，纸带点间距的变化就越快；加速度越小，点间距变化就越慢。由图丁可知，由于纸带②上点间距的变化较慢，所以纸带②是王同学的。 [2] 图丁所示纸带②中相邻计时点间的距离分别为、、、、，已知打点计时器所用交流电频率为，则打点周期为 则根据逐差公式可知，王同学用装置甲“探究加速度与力和质量关系”实验得到的加速度大小为 [3] 设绳的拉力为，以小车为研究对象，根据牛顿第二定律有 以槽码为研究对象，根据牛顿第二定律有 联立解得 可得 可知该实验操作中槽码的总质量不满足远小于小车的质量。 （3）在验证机械能守恒的实验中，取间距较大的两计数点来计算重锤重力势能的减少量和动能的增加量，好处是可以减小长度测量的相对误差，提升实验结果的准确度。因为间距越大，测量长度时的绝对误差占总长度的比例越小，相对误差就越小，能让重力势能减少量和动能增加量的计算结果更准确。 2. （2026·浙江·二模）在“验证机械能守恒定律”实验中， (1)图1为一实验装置， ①下列说法正确的是________ A．刻度尺是必须使用的实验器材 B．重力加速度是实验中需要测量的物理量 C．纸带上应该每隔4个点确定一个计数点 ②纸带上连续打出的五个点1、2、3、4、5，其与起点0的距离如图2所示，起点0对应的重物速度为0。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。若各计数点与起点的距离为h，各点对应重物下落的速度为v，绘制v2−h图像。理论上图线________（选填“是”或“不是”）一条过原点的直线，运动时重物的加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字） (2)利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，也可以用来验证机械能守恒定律，如图3所示。把气垫导轨调成倾斜状态________（选填“是”或“不是”）为了平衡滑块运动时受到的阻力。实验中记录了滑块和遮光片的总质量m，遮光片宽度d，两光电门之间的距离L，导轨倾斜角θ。滑块静止释放，用数字计时器测出遮光片依次经过光电门1和2时的遮光时间t1、t2，若机械能守恒，则满足的关系式是________ A．    B． C．    D． 【答案】(1) A 是 9.5 (2) 不是 A 【详解】（1）[1]A．实验中需要刻度尺测量计数点之间距离，故A正确； B．实验中的加速度是通过计算得到的，故B错误； C．计数点可以按实际情况选取，故C错误。 故选A。 [2]在起点处速度为0，因此为时也为0，图像应经过原点。 [3]根据逐差法可知加速度的表达式为 题中计数点相邻，因此相邻计数点时间间隔为，图中给出的数字是到起始位置的距离，因此前两段位移之和是计数点1到计数点3的距离，后两段位移之和是计数点3到计数点5的距离。注意单位换算，将对应数据代入表达式得 （2）[1]此实验中斜面倾斜是为了给小滑块提供加速度，不是为了平衡阻力。 [2]由图可知，小滑块运动过程中高度变化量 通过光电门1时的瞬时速度为 通过光电门2时的瞬时速度为 运动过程中的动能定理表达式为 代入得 故选A。 3. （2026·浙江台州·二模）实验；图1为“验证机械能守恒定律”装置示意图。测得滑块（含遮光条）质量为M，钩码质量为m，两光电门中心距离为L，遮光条宽度为d，当地的重力加速度为g。将滑块从右端位置释放后，光电计时器记录下遮光条先后通过两个光电门的遮光时间分别为、。 (1)用游标卡尺测量遮光条宽度d，如图2所示，其读数为_________mm；某次实验中，测得=10.50ms，则通过光电门1的瞬时速度v1=_________m/s（该空保留3位有效数字）； (2)实验时气垫导轨未调水平，略微倾斜（靠近滑轮一端偏高），滑块从光电门1运动到光电门2的过程，测得系统的动能增加量与钩码重力势能减少量的大小关系为：_________（填写“大于”、“等于”或“小于”），并简要说明理由_________。 【答案】(1) 5.00 0.476 (2) 小于 理由：钩码减少的重力势能一部分转化为系统的动能，另一部分转化为滑块的重力势能。（合理即可） 【详解】（1）[1]用游标卡尺测量遮光条宽度d为5mm+0.05mm×0=5.00mm [2]通过光电门1的瞬时速度 （2）[1][2]实验时气垫导轨未调水平，靠近滑轮一端偏高，滑块从光电门1运动到光电门2的过程，系统的动能增加量小于钩码重力势能减少量；理由是钩码减少的重力势能一部分转化为系统的动能，另一部分转化为滑块的重力势能。 4. （2026·浙江嘉兴·二模）用如图1所示装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验。槽码用绕过滑轮的细线牵引小车，槽码的总重力可作为细线的拉力。小车运动的位移和速度可由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变槽码的质量，便可研究小车加速度与细线拉力大小的关系。 (1)用图中打点计时器完成实验，应选择___________（单选）。 A．8V交流电源 B．8V直流电源 C．220V交流电源 (2)关于这个实验说法正确的是___________（单选）。 A．需要毫米刻度尺 B．只需记录1条纸带的数据 C．该装置可验证机械能守恒定律 (3)在坐标纸上画出图像如图2，原因可能是___________。 A．轨道倾角过大 B．未将槽码钩的重力记录在细线拉力的数据中 C．未满足槽码的总质量远小于小车的质量 (4)在本实验中要求调节定滑轮使细线与长木板平行的理由是___________。 【答案】(1)C (2)A (3)AB (4)使小车的合力由细线拉力提供且恒定 【详解】（1）电火花打点计时器需要使用220V的交流电源。故选C。 （2）A．实验中需要用毫米刻度尺测量小车的运动距离，故A正确； B．需要进行多次实验选择点迹均匀的纸带进行数据分析，故B错误； C．小车在运动过程中受到摩擦力影响，机械能不守恒，故C错误。 故选A。 （3）A．图像没过原点可能是因为平衡摩擦力过度，轨道倾角过大，在没有外力的情况下也会下滑，使加速度大于0，故A正确； B．若没有考虑槽码钩的重力，则在槽码重力为0时，由于槽码钩的重力也会使小车受到拉力，使加速度大于0，故B正确； C．若未满足槽码的总质量远小于小车的质量不会导致图像不过原点，而会使得图像上端弯曲，故C错误。 故选AB。 （4）要求调节定滑轮使细线与长木板平行是为了使小车的合力由细线拉力提供且恒定。 5. （2026·宁夏吴忠·一模）某科技小组利用图1所示的气垫导轨进行力学实验，主要实验步骤如下： A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。 B．测出挡光条的宽度d。 C．将滑块移至图示位置，释放滑块，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门的时间Δt1，通过第二个光电门的时间∆t2. D．测出两个光电门间的距离L。 E.测出槽码盘和槽码的总质量m，测出滑块和挡光条的总质量M。 F.根据实验需要，改变L、m、M中相应的物理量，进行多次实验和测量。 G. …… 回答下列问题： (1)如图2所示是用游标卡尺测量挡光条的宽度d，则d=__________cm。 (2)滑块通过第一个光电门的速度v1=_________，滑块在两个光电门间滑行时的加速度a=_____________。（用题中字母d、Δt1、Δt2、L表示） (3)若用该装置验证滑块与槽码盘和槽码组成的系统机械能守恒定律，已知当地的重力加速度为g，滑块在两个光电门间滑行的过程中，槽码盘和槽码的重力势能减少量为_______，系统的动能增加量为_____________________________，如果两个量几乎相等，则认为系统机械能守恒。（用题中字母d、Δt1、Δt2、L、m、M、g表示） 【答案】(1)2.06 (2) (3) mgL 【详解】（1）游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，则 （2）[1]滑块通过第一个光电门的速度 [2]滑块通过第二个光电门的速度 根据速度位移关系可得 （3）[1]槽码盘和槽码的重力势能减少量为 [2]系统的动能增加量为 ⏳题型02 创新拓展实验 6. 图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 (1)要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为、摆锤质量为，则（　　） A． B． C． (2)静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中（　　） A．杆对摆锤拉力做正功 B．杆对摆锤拉力做负功 C．杆对摆锤拉力不做功 D．摆锤重力做正功 E．摆锤重力做负功 F．摆锤重力不做功 (3)图中表示摆锤重力势能、动能、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（　　） A．▲B、■A、●C B．■A、▲B、●C C．●C、▲B、■A D．▲B、●C、■A (4)由图中信息可推测该摆锤质量约为________。（保留2位有效数字） 【答案】(1)B (2)CD (3)C (4) 【详解】（1）验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为、摆锤质量为，则应使得连接杆质量远小于摆锤质量为。 故选B。 （2）静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中连接杆对摆锤的拉力不做功，摆锤所受重力对摆锤做正功。 故选CD。 （3）摆锤重力势能随减小而减小，动能随减小而增大，机械能不随变化。 故选C。 （4）根据题意可得 解得。 7. （2026·浙江绍兴·三模）某同学用图甲所示装置探究机械能守恒定律。实验时将小钢球在斜槽上A点由静止释放，通过斜槽水平末端O点抛出，落在水平地面上的P点。实验使用的小钢球质量为m，测量AO间的高度h、O点的离地高度H和O点在水平地面上的投影O’到P的距离x，以O点所在的平面为重力势能零参考面。 (1)小钢球在O点的速度v＝_________，下滑到O时的动能Ek＝_________，在A点的重力势能Ep＝_________（用g和测量的物理量m、x、h、H表示）； (2)探究小钢球沿斜槽下滑过程中机械能守恒，需使式子__________________成立（用测量的物理量x、h、H表示）； (3)以Ep为横轴，Ek为纵轴建立直角坐标系，根据实验数据作出图乙中的实验图线。 ①若假设小钢球下滑过程中机械能守恒，在图乙中用虚线作出该假设图线_________； ②比较图乙中的实验图线与假设图线可知，小球沿斜槽下滑过程中，机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”），损失的机械能（Ep−Ek）与总机械能Ep之比＝_________（保留2位有效数字） 【答案】(1) (2) (3) 不守恒 0.30 【详解】（1）[1]根据平抛运动规律有， 解得 [2] 下滑到O时的动能为 [3] 以O点所在的平面为重力势能零参考面，在A点的重力势能为 （2）根据机械能守恒定律有 解得 （3）①[1]若假设小钢球下滑过程中机械能守恒，根据 可知图像斜率为1，如图 ②[2] 比较图乙中的实验图线与假设图线可知，小球沿斜槽下滑过程中，机械能不守恒； [3]从题图中取得，，表示从释放到该点，动能增加，重力势能减小 可知 8. （2026·湖南衡阳·模拟预测）小明利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。 (1)下列实验操作步骤，正确的顺序是________。 ①将质量为的铁球放在钢尺末端 ②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落 ③传感器记录下声音振幅随时间变化的曲线 ④将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h ⑤将手机置于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目 (2)声音振幅随时间变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，对应的时间间隔t=________s。 (3)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：______（用、、表示）。 (4)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果_____（填“有”或“没有”）影响。 【答案】(1)④①⑤②③ (2)0.40 (3) (4)没有 【详解】（1）该实验先安装器材并测量高度，再放置铁球、释放并记录声音振幅曲线。正确顺序为： ④将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差； ①将质量为的铁球放在钢尺末端； ⑤将手机置于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目； ②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落； ③传感器记录下声音振幅随时间变化的曲线。 （2）由图乙可知，第一、第二个尖峰的时间间隔为 （3）铁球从静止开始下落，若为自由落体，下落高度与时间满足，落地时竖直方向的速度 联立有 根据机械能守恒，重力势能减少量等于动能增加量 （4）若铁球获得较小的水平速度，其运动变为平抛。竖直方向仍为自由落体，下落时间仅由高度决定，与水平速度无关。重力势能转化为竖直方向动能的关系仍为，与自由落体情形完全相同。因此水平速度不影响机械能守恒的验证。 9. （2026·河南驻马店·模拟预测）某同学在验证机械能守恒定律的实验时，设计了如图所示的实验装置。光滑斜面体倾角为，轻绳与拉力传感器相连接并固定在点，另一端拴接一小钢球，绳长为，实验时进行了如下操作： a、使小钢球在斜面内做圆周运动，在圆轨道的最低点和最高点分别固定一个光电门； b、用游标卡尺测量小钢球的直径为； c、小钢球静止在点时，拉力传感器的示数为； d、给小钢球一初速度，使小钢球在斜面内做圆周运动，小钢球依次经过、两点时的挡光时间分别为、，拉力传感器的示数分别为、。 请回答下列问题： (1)已知重力加速度为，则小钢球的质量为________（用、、表示）； (2)小钢球经过光电门的速度大小为_________；若运动过程中小钢球的机械能守恒，则关系式________（用、、、、、表示）成立； (3)若小钢球的机械能守恒，则_____。 【答案】(1) (2) (3)6 【详解】（1）小钢球静止在点时，根据平衡条件可得 解得 （2）[1]小钢球经过光电门a的速度大小为 [2]小钢球经过光电门b的速度大小为 若运动过程中小钢球的机械能守恒，则 整理可得 （3）小钢球经过光电门a时，根据牛顿第二定律可得 小钢球经过光电门b时，根据牛顿第二定律可得 又因为 联立，解得 10. （2026·北京丰台·二模）(1)某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 ①除带夹子的重锤、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是( ) A．交流电源    B．刻度尺    C．天平（含砝码） ②实验时，由静止释放重锤，得到如图乙所示的一条纸带，其中O为打点计时器打下的第一个点，由此可知纸带________（填“左”或“右”）端连接重锤；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h1、h2、h3，已知打点计时器打点的周期为T，重力加速度为g。从打O点到打B点的过程中，若满足________，则重锤在上述过程中机械能守恒。 (2)某同学发现利用如图丙所示的装置也可以完成“验证机械能守恒定律”的实验，其操作步骤如下： ①在铁架台的O点固定一个力传感器，将一根长为L且不可伸长的细线一端与力传感器相连，另一端系一个质量为m的小球； ②将小球向右拉至某一高度由静止释放（细线一直保持紧绷状态，小球始终在竖直平面内运动）； ③记录释放点小球球心与最低点小球球心的高度差h以及小球在运动过程中力传感器示数的最大值F；. ④改变h，重复②③步骤，绘制F与h的图像。 该同学理论分析认为，如果小球运动的过程中机械能守恒，F-h图线应如图丁中的虚线所示，其与纵轴的交点坐标为（0，b）。已知重力加速度为g，则b=________。若空气阻力对小球运动的影响不可忽略，实验得到的图线（实线）与理论图线（虚线）之间的关系可能正确的是( ) A．    B．  C．    D． 【答案】(1) AB 左 (2) mg D 【详解】（1）[1] A．打点计时器需要接交流电源，故A正确； B．需要刻度尺来测量点与点间距，故B正确； C．通过单个物体验证机械能守恒时，公式两侧质量可消掉，不需要测量质量，故C错误。 故选AB。 [2]重锤下落做加速运动，纸带上打出的点间距应越来越大，靠近重锤的点先打出，所以纸带左端连接重锤。 [3] 从打O点到打B点的过程中，重力势能的变化量 在B点的瞬时速度 动能的变化量 机械能守恒定律得 联立得 （2）[1] 传感器示数最大时，小球位于最低点，此时重力与拉力的合力充当向心力，列式得 从最高点到最低点，根据机械能守恒定律得 联立得 对比一次函数解析式 可得截距 [2] 若空气阻力对小球运动的影响不可忽略，则空气阻力做负功，机械能减少，重力势能的减少量大于动能的增加量，即 又 联立得 即实际值小于理论值。 又空气阻力做负功与位移正相关，即与正相关，所以随着增大，误差也增大。 故选D。 重难·创新演练 设题创新:常规实验考察 11. （2025·浙江·一模）如图1为“验证机械能守恒定律”实验装置。 (1)下列说法正确的是 A．图中打点计时器直接使用220V交流电源 B．打点计时器的限位孔须处于同一竖直线上 C．一定要选用第一个点迹清晰的纸带 D．实验绘出v2—h图像，图线有没有过原点与机械能是否守恒无关 (2)如图2所示，实验中得到一条点迹清晰的纸带。在纸带的后端选择连续的打点作为计数点，并且标上1、2、3、4、5。电源频率为50Hz。 ①在打计数点4时，重物的速度为____m/s，重物下落的加速度g1=____m/s2（结果均保留2位有效数字）。 ②选取第一个打点和计数点4来验证机械能守恒。已知重物质量为0.2kg，第一个打点对应的速度为0，计数点1与第一个打点的距离为11.20cm，当地重力加速度g2=9.8m/s2，则在计算重物的重力势能减少量△Ep时，重力加速度应选用____（选填“g1”或“g2”）。经计算可知△Ep____（选填“大于”、“小于”或“等于”）重物动能的增加量△Ek，其原因可能是____。 A．纸带与限位孔间存在摩擦阻力 B．电源的实际频率小于50Hz C．计算△Ep时重力加速度选择错误 【答案】(1)BD (2) 1.9/1.8/2.0 8.8/8.7/8.9 g2 大于 A 【详解】（1）A．图中电磁打点计时器使用的是8V低压交流电源，故A错误； B．为了尽可能减小重物和纸带受到阻力的作用，保证它们竖直自由下落，打点计时器平面须处于竖直方向，且两个限位孔在同一竖直线上，故B正确； C．为了减小实验误差，应选用纸带上点迹清晰的某一部分，不一定要选用第一个点迹清晰的纸带，故C错误； D．机械能是否守恒只与图线的斜率有关，与图线有没有过原点无关，故D正确。 故选BD。 （2）[1]打计数点4时，重物的速度 [2]重物下落的加速度 [3]在计算重物的重力势能减少量△Ep时，重力加速度应选用 [4]重物重力势能的减少量△Ep大于重物动能的增加量△Ek [5]A．纸带与限位孔间存在摩擦阻力，由于摩擦阻力做负功，重物动能的增加量△Ek偏小，所以重物重力势能的减少量△Ep大于重物动能的增加量△Ek，故A正确； B．电源的实际频率小于50Hz，实际周期大于，按计算出来的速度比实际速度大，这种情况不会使重物重力势能的减少量△Ep大于动能的增加量△Ek，故B错误； C．若计算△Ep时重力加速度误选了，会造成重物重力势能的减少量△Ep偏小，不会使重物重力势能的减少量△Ep大于动能的增加量△Ek，故C错误。 故选A。 12. （2025·浙江·一模）(1)如图所示为斜面小车实验装置，关于该装置在力学实验中的操作与叙述正确的是______ A．操作时先开启电源，待计时器工作稳定后再释放小车，同时防止小车和滑轮相碰而掉落到地面 B．实验前做好平衡摩擦，用该装置可以“验证机械能守恒定律” C．用该装置在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，钩码质量较大时，可以把右端适当垫高 D．用该装置在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，平衡摩擦的目的是为了让槽码的重力代替细线的拉力 (2)利用如图2装置“验证机械能守恒定律”实验。实验后选出的纸带如图3所示，为验证机械能守恒，需要获得打点“1”和打点“13”的速度和、两打点的间距以及重力加速度。以下几种测量方案，其中正确的是______。 A．用刻度尺测，取当地的重力加速度，由计算出速度和 B．用刻度尺测，取当地的重力加速度，由纸带数据算出瞬时速度和 C．由纸带数据算出瞬时速度和，取当地的重力加速度，由计算出高度 D．由纸带数据算出瞬时速度和，用刻度尺测出，由计算出重力加速度 (3)将重锤换成磁铁，如图4所示，在纸带限位孔的正下方竖直放置一铜管，且与限位孔在同一竖直线上，探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。经正确操作后，得到一条如图5所示的纸带，每个打点标为，，，…，为了得到点的速度，计算公式比更合理的理由是______。 A．ac段的平均速度更接近点瞬时速度 B．点读数误差大，不宜选用 C．，被测量数值越大，误差越大 D．ac段速度变化更小，计算更准确 (4)磁铁收尾速度______（结果保留三位有效数字） 【答案】(1)AC (2)B (3)A (4) 【详解】（1）A．实验时要先开启电源，再释放小车，同时防止小车和滑轮相碰而掉落到地面，故A正确； B．该套装置实验前做好平衡摩擦，可以通过计算动能的增加量，但是无法准确计算出重力势能的变化量，无法验证机械能守恒定律，故B错误； C．用该装置在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，钩码质量较大时，可以把右端适当垫高，则小车的加速度减小，以便进行实验，故C正确； D．用该装置在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，平衡摩擦的目的是为了让细线的拉力为小车受到的合力，故D错误。 故选AC。 （2）为验证机械能守恒定律，即，应由纸带数据算出瞬时速度和，用刻度尺测，取当地的重力加速度， 故选B。 （3）b点的速度是根据平均速度来计算的，其中越接近于0，则时间内的平均速度越接近b点的瞬时速度，所以用ac段的平均速度更接近点瞬时速度，故选A。 （4）从纸带可知，纸带上打的点与点间的间隔是先越来越稀疏，然后点与点间的间隔相等，所以磁铁在铜管中的是先加速运动，后匀速运动，则磁铁收尾速度 13. （2025·浙江嘉兴·一模）如图甲所示为实验室的实验装置。 (1)装置中的电磁打点计时器，使用的电源是　　　　； A．学生电源直流8V挡 B．学生电源交流8V挡 C．交流220V (2)该实验装置可用于开展　　　　实验； A．探究加速度与力的关系 B．验证机械能守恒定律 C．探究小车速度随时间变化的关系 D．探究互成角度的两个力之间的关系 (3)实验中，小姚同学发现细线与轨道不平行，应调节的部件是_________； (4)小姚在实验中得到如图乙所示纸带，取纸带上某点为计数点0，后每隔一个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5、6，已知打点计时器所用电源频率为50Hz。 根据上述信息可得，物体运动的加速度大小___________（结果保留二位有效数字）；该实验数据能否作为“探究加速度与力关系”实验的实验数据？答：_________；（选填“能”或“否”）你的理由是__________。 【答案】(1)B (2)AC (3)滑轮 (4) 3.0/3.1/3.2 否 悬挂的重物重力与小车受到的绳子拉力不近似相等或没有满足槽码的质量远小于小车质量的这个条件 【详解】（1）电磁打点计时器使用的电源是低压交流电源，即学生电源交流8V挡。 故选B。 （2）AC．利用该装置能完成探究小车速度随时间变化的规律、探究加速度与力的关系，故AC正确； B．小车和砝码的质量不知道，无法验证机械能守恒定律，故B错误； D．本实验装置与探究互成角度的两个力之间的关系毫无干系，故D错误。 故选AC。 （3）实验中，小姚同学发现细线与轨道不平行，则应调节的部件是滑轮。 （4）[1]由图可知，， 由于每隔一个点取一个计数点，则 由逐差法得 [2][3]否，因为悬挂重物的重力与小车受到绳子的拉力不近似相等或没有满足槽码的质量远小于小车质量的这个条件。 14. （2025·浙江·一模）某班同学分组设计验证机械能守恒实验，设计的装置如图甲、乙所示。 (1)甲组同学认为图甲装置在平衡摩擦力后即可验证机械能守恒定律，此方案______（选填“可行”或“不可行”） (2)乙组同学实验主要步骤有 A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平； B．测出遮光片的宽度； C．用天平称出托盘和砝码的总质量；称出滑块和遮光片的总质量； D．将滑块移至图示位置，测出遮光片到光电门的距离； E．由静止释放滑块，读出遮光片通过光电门的遮光时间； F.改变，多次重复实验，记录数据。 ①本实验的研究对象为______ A．滑块和遮光片    B．托盘和砝码    C．滑块和遮光片及托盘和砝码 ②如图丙所示，用游标卡尺测得遮光片的宽度______； ③作出图像，如图丁所示，根据机械能守恒定律，图线斜率的理论值为______（用题中所给物理量的字母表示）。 ④实验中有不可忽略的阻力影响，实际采集数据后作出了如图戊所示的图线______（选填“A”或“B”） 【答案】(1)不可行 (2) C 5.2 A 【详解】（1）用重力分力平衡摩擦力后，摩擦力仍做功，故机械能不守恒，即此方案不可行。 （2）[1]验证系统机械能守恒，故对象为滑块和遮光片及托盘和砝码； [2]图丙可知游标卡尺精度为0.1mm，故读数 [3]由能量守恒得 整理得 可知斜率 [4]若考虑阻力，由能量守恒得 整理得 可知斜率更大，故图线为A。 15. （2025·浙江金华·一模）实验装置如图1，使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，从点迹清晰处依次标出计数点0，1，2，…，7，纸带如图2。 (1)用此装置可以测量当地重力加速度和验证机械能是否守恒，下列说法正确的是_________。 A．测量当地重力加速度必须使用刻度尺与秒表 B．验证机械能是否守恒必须使用天平（含砝码） C．验证机械能是否守恒必须测量速度和高度变化量 D．空气阻力不影响重力加速度的测量 (2)在验证机械能是否守恒的实验中，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．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C．没有采用多次实验取平均值的方法 (3)打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，纸带如图2所示，计数点0、1间的距离是________cm。打下1点时重锤的瞬时速度大小是_________（保留二位有效数字）。 (4)在测量当地重力加速度的实验中，某同学根据纸带打出的点，已经读出2、4间和5、7间的距离分别为：、，打点周期为，当地的重力加速度_________（用、、表示）。 【答案】(1)C (2)B (3) 1.08（1.05~1.15） 0.63~0.65 (4) 【详解】（1）A．在测量当地重力加速度实验中需要使用的器材有刻度尺，打点计时器可记录重物的运动时间，所以不需要秒表，故A错误； B．在验证机械能是否守恒的实验中，若重物的机械能守恒，任意两点间的验证公式为 可知重物的质量可以约掉，故不需要用到天平（含砝码），故B错误； C．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动能变化量与势能变化量，所以必须测量速度和高度变化量，故C正确； D．若存在空气阻力作用，则重物下落的合力小于重力，则所测量的加速度小于重力加速度中，所以空气阻力会影响重力加速度的测量，故D错误。 故选C。 （2）A．若用公式计算重物速度，相当于默认机械能守恒，会使计算出的动能增加量等于重力势能减少量，故A错误； B．实验中，重物下落时会受到空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力作用，这些阻力会做负功，导致部分重力势能转化为内能，重力势能的减少量大于动能的增加量，故B正确； C．“多次实验取平均值” 是为了减小偶然误差，但题中 “重力势能减少量大于动能增加量” 是系统误差，不符合要求，故C错误。 故选B。 （3）[1]由如图2可知计数点0、1间的距离是1.08cm； [2]由如图2可知计数点0、2间的距离为2.56cm，根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于平均速度，可得打下1点时重锤的瞬时速度大小 （4）设2、3间的距离为，3、4间的距离为，5、6间的距离为，6、7间的距离为 由题可知， 根据逐差法有， 解得， 可得当地的重力加速度 真题·实战演练 高频考点：验证机械能守恒定律的方法实验 16. （2024·浙江·高考真题）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)实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示已知打点的频率为 50Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为___________m/s（保留三位有效数字）。 (3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m（m为重锤质量）则该结果______（选填“能”或“不能”验证机械能守恒定律，理由是( ) A．在误差允许范围内 B．没有用当地的重力加速度g 【答案】(1)B (2)3.34 (3) 不能 B 【详解】（1）应手提纸带上端使纸带竖直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。 故选B。 （2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得打点“13”时，重锤下落的速度大小 （3）[1][2]某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m（m为重锤质量），则该结果不能验证机械能守恒定律，理由是：该同学求出的9.77m/s2是重锤受到空气阻力时做匀加速运动的加速度a=9.77m/s2，不是当地的重力加速度，5.09m也不是重力势能的减少量。没有当地的重力加速度的数值，无法求出重力势能的减少量，所以无法验证机械能守恒定律。 故选B。 17. （2025·江西·高考真题）某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取。 (1)实验前，应合理安装实验器材。图（a）中光电门____的位置安装不合理，应如何调整_____： (2)实验时，导轨倾斜角的正弦值，光电门1、2相距L。将宽度的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间和。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据见下表。 … 滑块经过光电门1、2的速度分别为和。当时，_____，滑块通过两光电门下降的高度_____。（结果保留2位小数） (3)处理上表数据，并绘制关系曲线（其中），如图（b）所示。根据图（b）中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒：_____，并给出理由：________。 【答案】(1) 1 适当向右移动光电门1 (2) 1.01 3.98 (3) 守恒 图像的斜率为，即可证明滑块在下滑过程中机械能守恒。 【详解】（1）[1]光电门1安装不合理； [2]由图可知，光电门1靠近释放点，滑块到光电门1的距离较短，速度较小，导致滑块通过光电门1的速度测量误差较大。 （2）[1]当时，由表格可知通过光电门2的时间为 故通过光电门2的速度 [2]根据几何关系可得滑块通过两光电门下降的高度 （3）[1]守恒； [2]根据图（b）可知其斜率约为 故在误差范围内成立，说明下滑过程中滑块的动能增加量等于重力势能的减少量，即机械能守恒。 18. （2025·江苏·高考真题）小明同学探究机械能守恒定律，实验装置如图。实验时，将小钢球在斜槽上某位置A由静止释放，钢球沿斜槽通过末端O处的光电门，光电门记录下钢球的遮光时间t。用游标卡尺测出钢球的直径d，由得出其通过光电门的速度v，再计算出动能增加量。用刻度尺测得钢球下降的高度h，计算出重力势能减少量。 (1)安装实验装置的操作有： ①在斜槽末端安装光电门    ②调节斜槽在竖直平面内 ③调节斜槽末端水平        ④将斜槽安装到底座上 其合理的顺序是__________（选填“A”“B”或“C”）。 A．①②③④ B．④②③① C．④①②③ (2)测量钢球直径的正确操作是图中__________（选填“甲”或“乙”）所示的方式。 (3)在斜槽上5个不同的位置由静止释放钢球。测量得出的实验数据见表1。已知钢球的质量，重力加速度。请将下表的数据补充完整。 表1 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 4.90 6.25 7.45 8.78 10.0 7.84 9.80 11.8 13.7 _______ (4)实验数据表明，明显小于，钢球在下降过程中发生机械能的损失。小明认为，机械能的损失主要是由于钢球受到的摩擦力做功造成的。 为验证此猜想，小明另取一个完全相同的斜槽按下图平滑对接。若钢球从左侧斜槽上A点由静止释放，运动到右侧斜槽上，最高能到达B点，A、B两点高度差为H．则该过程中，摩擦力做功大小的理论值__________（用m、g、H表示）。 (5)用上图的装置，按表1中所列部分高度h进行实验，测得摩擦力做功大小。由于观察到H值较小，小明认为，AO过程摩擦力做功近似等于AB过程的一半，即。然后通过表1的实验数据，计算出AO过程损失的机械能。整理相关数据，见表2。 表2 4.00 5.00 6.00 7.00 2.94 3.55 4.35 4.92 0.98 1.08 1.18 1.27 上表中与相差明显。小明认为这是由于用近似计算不合理。你是否同意他的观点？______________请根据表2数据简要说明理由。______________ 【答案】(1)B (2)甲 (3)15.7 (4)mgH (5) 不同意 小球减小的重力势能有一部分转化为小球的转动动能，相差很大的原因是小球的转动动能没有计入 【详解】（1）正确步骤为将斜槽安置于底座，调节斜槽在竖直平面内，调节斜槽末端水平，最后安装光电门，故序号为④②③①。 故选B。 （2）测量小球直径的正确操作需要确保测量工具与小球接触良好，并且小球的位置不会导致测量误差。在图中的情形中，甲图示显示出的卡尺测量方式更准确地使卡尺的两测量面与小球的表面垂直接触，适合测量直径。而乙图因为夹持不住小球，使得小球并没有夹在量爪之间，测量不准确。 故选甲。 （3）根据 可知下降高度为时减少的重力势能为下降高度为的二倍，代入数据可得 （4）根据动能定理可得 可得 （5）[1][2]不同意，原因是小球减小的重力势能有一部分转化为小球的转动动能，相差很大的原因是小球的转动动能没有计入。 19. （2025·河南·高考真题）实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源（频率）、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。 (1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：________（填步骤前面的序号） ①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ③用电子天平称量重锤的质量 ④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥关闭电源，取下纸带 (2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为________ （保留3位有效数字）。 (3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3所示的关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应________（填“通过”或“不通过”）原点且斜率为________（用重力加速度大小g表示）。由图3得直线的斜率________（保留3位有效数字）。 (4)定义单次测量的相对误差，其中是重锤重力势能的减小量，是其动能增加量，则实验相对误差为________（用字母k和g表示）；当地重力加速度大小取，则________（保留2位有效数字），若，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。 【答案】(1)④①⑥⑤ (2)1.79 (3) 通过 18.6 (4) 5.1 【详解】（1）实验步骤为：将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端，先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带，关闭电源，取下纸带，在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据，根据原理可知质量可以约掉，不需要用电子天平称量重锤的质量。 故选择正确且正确排序为④①⑥⑤。 （2）根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔 根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得 代入数据可得 （3）[1][2]根据 整理可得 可知理论上，若机械能守恒，图中直线应通过原点，且斜率 [3]由图3得直线的斜率 （4）[1]根据题意有 可得 [2]当地重力加速度大小取，代入数据可得。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题19 实验：验证机械能守恒定律（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 ⏳题型01 教材原型实验 1 ⏳题型02 创新拓展实验 5 重难·创新演练 8 真题·实战演练 13 模拟·基础演练 考查重点：验证机械能守恒定律的方法实验 ⏳题型01 教材原型实验 1. （2026·浙江·三模）如图所示的实验装置： (1)下列说法正确的是_________ A．仪器乙打点计时器需要用交流学生电源 B．利用装置甲进行“探究速度与时间的关系”实验时需要平衡摩擦力 C．装置甲可以验证系统机械能守恒 D．装置丙验证机械能守恒时须知道当地的重力加速度 (2)图丁所示的①、②纸带是王同学用装置甲“探究加速度与力和质量关系”实验和邓同学用装置丙“验证机械能守恒”实验测定的纸带，实验操作均正确。已知打点计时器所用交流电频率为，根据纸带信息判断纸带_________（填“①”或“②”）是王同学的，其加速度大小为_________m/s2（结果保留3位有效数字），实验操作中槽码的总质量_________（填“满足”或“不满足”）远小于小车的质量。 (3)邓同学在实验数据处理时，取间距较大的两计数点来获得重锤重力势能的减少量和重锤动能的增加量，这样的处理好处是_________。 2. （2026·浙江·二模）在“验证机械能守恒定律”实验中， (1)图1为一实验装置， ①下列说法正确的是________ A．刻度尺是必须使用的实验器材 B．重力加速度是实验中需要测量的物理量 C．纸带上应该每隔4个点确定一个计数点 ②纸带上连续打出的五个点1、2、3、4、5，其与起点0的距离如图2所示，起点0对应的重物速度为0。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。若各计数点与起点的距离为h，各点对应重物下落的速度为v，绘制v2−h图像。理论上图线________（选填“是”或“不是”）一条过原点的直线，运动时重物的加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字） (2)利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，也可以用来验证机械能守恒定律，如图3所示。把气垫导轨调成倾斜状态________（选填“是”或“不是”）为了平衡滑块运动时受到的阻力。实验中记录了滑块和遮光片的总质量m，遮光片宽度d，两光电门之间的距离L，导轨倾斜角θ。滑块静止释放，用数字计时器测出遮光片依次经过光电门1和2时的遮光时间t1、t2，若机械能守恒，则满足的关系式是________ A．    B． C．    D． 3. （2026·浙江台州·二模）实验；图1为“验证机械能守恒定律”装置示意图。测得滑块（含遮光条）质量为M，钩码质量为m，两光电门中心距离为L，遮光条宽度为d，当地的重力加速度为g。将滑块从右端位置释放后，光电计时器记录下遮光条先后通过两个光电门的遮光时间分别为、。 (1)用游标卡尺测量遮光条宽度d，如图2所示，其读数为_________mm；某次实验中，测得=10.50ms，则通过光电门1的瞬时速度v1=_________m/s（该空保留3位有效数字）； (2)实验时气垫导轨未调水平，略微倾斜（靠近滑轮一端偏高），滑块从光电门1运动到光电门2的过程，测得系统的动能增加量与钩码重力势能减少量的大小关系为：_________（填写“大于”、“等于”或“小于”），并简要说明理由_________。 4. （2026·浙江嘉兴·二模）用如图1所示装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验。槽码用绕过滑轮的细线牵引小车，槽码的总重力可作为细线的拉力。小车运动的位移和速度可由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变槽码的质量，便可研究小车加速度与细线拉力大小的关系。 (1)用图中打点计时器完成实验，应选择___________（单选）。 A．8V交流电源 B．8V直流电源 C．220V交流电源 (2)关于这个实验说法正确的是___________（单选）。 A．需要毫米刻度尺 B．只需记录1条纸带的数据 C．该装置可验证机械能守恒定律 (3)在坐标纸上画出图像如图2，原因可能是___________。 A．轨道倾角过大 B．未将槽码钩的重力记录在细线拉力的数据中 C．未满足槽码的总质量远小于小车的质量 (4)在本实验中要求调节定滑轮使细线与长木板平行的理由是___________。 5. （2026·宁夏吴忠·一模）某科技小组利用图1所示的气垫导轨进行力学实验，主要实验步骤如下： A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。 B．测出挡光条的宽度d。 C．将滑块移至图示位置，释放滑块，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门的时间Δt1，通过第二个光电门的时间∆t2. D．测出两个光电门间的距离L。 E.测出槽码盘和槽码的总质量m，测出滑块和挡光条的总质量M。 F.根据实验需要，改变L、m、M中相应的物理量，进行多次实验和测量。 G. …… 回答下列问题： (1)如图2所示是用游标卡尺测量挡光条的宽度d，则d=__________cm。 (2)滑块通过第一个光电门的速度v1=_________，滑块在两个光电门间滑行时的加速度a=_____________。（用题中字母d、Δt1、Δt2、L表示） (3)若用该装置验证滑块与槽码盘和槽码组成的系统机械能守恒定律，已知当地的重力加速度为g，滑块在两个光电门间滑行的过程中，槽码盘和槽码的重力势能减少量为_______，系统的动能增加量为_____________________________，如果两个量几乎相等，则认为系统机械能守恒。（用题中字母d、Δt1、Δt2、L、m、M、g表示） ⏳题型02 创新拓展实验 6. 图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 (1)要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为、摆锤质量为，则（　　） A． B． C． (2)静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中（　　） A．杆对摆锤拉力做正功 B．杆对摆锤拉力做负功 C．杆对摆锤拉力不做功 D．摆锤重力做正功 E．摆锤重力做负功 F．摆锤重力不做功 (3)图中表示摆锤重力势能、动能、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（　　） A．▲B、■A、●C B．■A、▲B、●C C．●C、▲B、■A D．▲B、●C、■A (4)由图中信息可推测该摆锤质量约为________。（保留2位有效数字） 7. （2026·浙江绍兴·三模）某同学用图甲所示装置探究机械能守恒定律。实验时将小钢球在斜槽上A点由静止释放，通过斜槽水平末端O点抛出，落在水平地面上的P点。实验使用的小钢球质量为m，测量AO间的高度h、O点的离地高度H和O点在水平地面上的投影O’到P的距离x，以O点所在的平面为重力势能零参考面。 (1)小钢球在O点的速度v＝_________，下滑到O时的动能Ek＝_________，在A点的重力势能Ep＝_________（用g和测量的物理量m、x、h、H表示）； (2)探究小钢球沿斜槽下滑过程中机械能守恒，需使式子__________________成立（用测量的物理量x、h、H表示）； (3)以Ep为横轴，Ek为纵轴建立直角坐标系，根据实验数据作出图乙中的实验图线。 ①若假设小钢球下滑过程中机械能守恒，在图乙中用虚线作出该假设图线_________； ②比较图乙中的实验图线与假设图线可知，小球沿斜槽下滑过程中，机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”），损失的机械能（Ep−Ek）与总机械能Ep之比＝_________（保留2位有效数字） 8. （2026·湖南衡阳·模拟预测）小明利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。 (1)下列实验操作步骤，正确的顺序是________。 ①将质量为的铁球放在钢尺末端 ②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落 ③传感器记录下声音振幅随时间变化的曲线 ④将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h ⑤将手机置于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目 (2)声音振幅随时间变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，对应的时间间隔t=________s。 (3)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：______（用、、表示）。 (4)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果_____（填“有”或“没有”）影响。 9. （2026·河南驻马店·模拟预测）某同学在验证机械能守恒定律的实验时，设计了如图所示的实验装置。光滑斜面体倾角为，轻绳与拉力传感器相连接并固定在点，另一端拴接一小钢球，绳长为，实验时进行了如下操作： a、使小钢球在斜面内做圆周运动，在圆轨道的最低点和最高点分别固定一个光电门； b、用游标卡尺测量小钢球的直径为； c、小钢球静止在点时，拉力传感器的示数为； d、给小钢球一初速度，使小钢球在斜面内做圆周运动，小钢球依次经过、两点时的挡光时间分别为、，拉力传感器的示数分别为、。 请回答下列问题： (1)已知重力加速度为，则小钢球的质量为________（用、、表示）； (2)小钢球经过光电门的速度大小为_________；若运动过程中小钢球的机械能守恒，则关系式________（用、、、、、表示）成立； (3)若小钢球的机械能守恒，则_____。 10. （2026·北京丰台·二模）(1)某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 ①除带夹子的重锤、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是( ) A．交流电源    B．刻度尺    C．天平（含砝码） ②实验时，由静止释放重锤，得到如图乙所示的一条纸带，其中O为打点计时器打下的第一个点，由此可知纸带________（填“左”或“右”）端连接重锤；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h1、h2、h3，已知打点计时器打点的周期为T，重力加速度为g。从打O点到打B点的过程中，若满足________，则重锤在上述过程中机械能守恒。 (2)某同学发现利用如图丙所示的装置也可以完成“验证机械能守恒定律”的实验，其操作步骤如下： ①在铁架台的O点固定一个力传感器，将一根长为L且不可伸长的细线一端与力传感器相连，另一端系一个质量为m的小球； ②将小球向右拉至某一高度由静止释放（细线一直保持紧绷状态，小球始终在竖直平面内运动）； ③记录释放点小球球心与最低点小球球心的高度差h以及小球在运动过程中力传感器示数的最大值F；. ④改变h，重复②③步骤，绘制F与h的图像。 该同学理论分析认为，如果小球运动的过程中机械能守恒，F-h图线应如图丁中的虚线所示，其与纵轴的交点坐标为（0，b）。已知重力加速度为g，则b=________。若空气阻力对小球运动的影响不可忽略，实验得到的图线（实线）与理论图线（虚线）之间的关系可能正确的是( ) A．    B．  C．    D． 重难·创新演练 设题创新:常规实验考察 11. （2025·浙江·一模）如图1为“验证机械能守恒定律”实验装置。 (1)下列说法正确的是 A．图中打点计时器直接使用220V交流电源 B．打点计时器的限位孔须处于同一竖直线上 C．一定要选用第一个点迹清晰的纸带 D．实验绘出v2—h图像，图线有没有过原点与机械能是否守恒无关 (2)如图2所示，实验中得到一条点迹清晰的纸带。在纸带的后端选择连续的打点作为计数点，并且标上1、2、3、4、5。电源频率为50Hz。 ①在打计数点4时，重物的速度为____m/s，重物下落的加速度g1=____m/s2（结果均保留2位有效数字）。 ②选取第一个打点和计数点4来验证机械能守恒。已知重物质量为0.2kg，第一个打点对应的速度为0，计数点1与第一个打点的距离为11.20cm，当地重力加速度g2=9.8m/s2，则在计算重物的重力势能减少量△Ep时，重力加速度应选用____（选填“g1”或“g2”）。经计算可知△Ep____（选填“大于”、“小于”或“等于”）重物动能的增加量△Ek，其原因可能是____。 A．纸带与限位孔间存在摩擦阻力 B．电源的实际频率小于50Hz C．计算△Ep时重力加速度选择错误 12. （2025·浙江·一模）(1)如图所示为斜面小车实验装置，关于该装置在力学实验中的操作与叙述正确的是______ A．操作时先开启电源，待计时器工作稳定后再释放小车，同时防止小车和滑轮相碰而掉落到地面 B．实验前做好平衡摩擦，用该装置可以“验证机械能守恒定律” C．用该装置在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，钩码质量较大时，可以把右端适当垫高 D．用该装置在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，平衡摩擦的目的是为了让槽码的重力代替细线的拉力 (2)利用如图2装置“验证机械能守恒定律”实验。实验后选出的纸带如图3所示，为验证机械能守恒，需要获得打点“1”和打点“13”的速度和、两打点的间距以及重力加速度。以下几种测量方案，其中正确的是______。 A．用刻度尺测，取当地的重力加速度，由计算出速度和 B．用刻度尺测，取当地的重力加速度，由纸带数据算出瞬时速度和 C．由纸带数据算出瞬时速度和，取当地的重力加速度，由计算出高度 D．由纸带数据算出瞬时速度和，用刻度尺测出，由计算出重力加速度 (3)将重锤换成磁铁，如图4所示，在纸带限位孔的正下方竖直放置一铜管，且与限位孔在同一竖直线上，探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。经正确操作后，得到一条如图5所示的纸带，每个打点标为，，，…，为了得到点的速度，计算公式比更合理的理由是______。 A．ac段的平均速度更接近点瞬时速度 B．点读数误差大，不宜选用 C．，被测量数值越大，误差越大 D．ac段速度变化更小，计算更准确 (4)磁铁收尾速度______（结果保留三位有效数字） 13. （2025·浙江嘉兴·一模）如图甲所示为实验室的实验装置。 (1)装置中的电磁打点计时器，使用的电源是　　　　； A．学生电源直流8V挡 B．学生电源交流8V挡 C．交流220V (2)该实验装置可用于开展　　　　实验； A．探究加速度与力的关系 B．验证机械能守恒定律 C．探究小车速度随时间变化的关系 D．探究互成角度的两个力之间的关系 (3)实验中，小姚同学发现细线与轨道不平行，应调节的部件是_________； (4)小姚在实验中得到如图乙所示纸带，取纸带上某点为计数点0，后每隔一个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5、6，已知打点计时器所用电源频率为50Hz。 根据上述信息可得，物体运动的加速度大小___________（结果保留二位有效数字）；该实验数据能否作为“探究加速度与力关系”实验的实验数据？答：_________；（选填“能”或“否”）你的理由是__________。 14. （2025·浙江·一模）某班同学分组设计验证机械能守恒实验，设计的装置如图甲、乙所示。 (1)甲组同学认为图甲装置在平衡摩擦力后即可验证机械能守恒定律，此方案______（选填“可行”或“不可行”） (2)乙组同学实验主要步骤有 A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平； B．测出遮光片的宽度； C．用天平称出托盘和砝码的总质量；称出滑块和遮光片的总质量； D．将滑块移至图示位置，测出遮光片到光电门的距离； E．由静止释放滑块，读出遮光片通过光电门的遮光时间； F.改变，多次重复实验，记录数据。 ①本实验的研究对象为______ A．滑块和遮光片    B．托盘和砝码    C．滑块和遮光片及托盘和砝码 ②如图丙所示，用游标卡尺测得遮光片的宽度______； ③作出图像，如图丁所示，根据机械能守恒定律，图线斜率的理论值为______（用题中所给物理量的字母表示）。 ④实验中有不可忽略的阻力影响，实际采集数据后作出了如图戊所示的图线______（选填“A”或“B”） 15. （2025·浙江金华·一模）实验装置如图1，使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，从点迹清晰处依次标出计数点0，1，2，…，7，纸带如图2。 (1)用此装置可以测量当地重力加速度和验证机械能是否守恒，下列说法正确的是_________。 A．测量当地重力加速度必须使用刻度尺与秒表 B．验证机械能是否守恒必须使用天平（含砝码） C．验证机械能是否守恒必须测量速度和高度变化量 D．空气阻力不影响重力加速度的测量 (2)在验证机械能是否守恒的实验中，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．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C．没有采用多次实验取平均值的方法 (3)打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，纸带如图2所示，计数点0、1间的距离是________cm。打下1点时重锤的瞬时速度大小是_________（保留二位有效数字）。 (4)在测量当地重力加速度的实验中，某同学根据纸带打出的点，已经读出2、4间和5、7间的距离分别为：、，打点周期为，当地的重力加速度_________（用、、表示）。 真题·实战演练 高频考点：验证机械能守恒定律的方法实验 16. （2024·浙江·高考真题）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)实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示已知打点的频率为 50Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为___________m/s（保留三位有效数字）。 (3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m（m为重锤质量）则该结果______（选填“能”或“不能”验证机械能守恒定律，理由是( ) A．在误差允许范围内 B．没有用当地的重力加速度g 17. （2025·江西·高考真题）某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取。 (1)实验前，应合理安装实验器材。图（a）中光电门____的位置安装不合理，应如何调整_____： (2)实验时，导轨倾斜角的正弦值，光电门1、2相距L。将宽度的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间和。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据见下表。 … 滑块经过光电门1、2的速度分别为和。当时，_____，滑块通过两光电门下降的高度_____。（结果保留2位小数） (3)处理上表数据，并绘制关系曲线（其中），如图（b）所示。根据图（b）中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒：_____，并给出理由：________。 18. （2025·江苏·高考真题）小明同学探究机械能守恒定律，实验装置如图。实验时，将小钢球在斜槽上某位置A由静止释放，钢球沿斜槽通过末端O处的光电门，光电门记录下钢球的遮光时间t。用游标卡尺测出钢球的直径d，由得出其通过光电门的速度v，再计算出动能增加量。用刻度尺测得钢球下降的高度h，计算出重力势能减少量。 (1)安装实验装置的操作有： ①在斜槽末端安装光电门    ②调节斜槽在竖直平面内 ③调节斜槽末端水平        ④将斜槽安装到底座上 其合理的顺序是__________（选填“A”“B”或“C”）。 A．①②③④ B．④②③① C．④①②③ (2)测量钢球直径的正确操作是图中__________（选填“甲”或“乙”）所示的方式。 (3)在斜槽上5个不同的位置由静止释放钢球。测量得出的实验数据见表1。已知钢球的质量，重力加速度。请将下表的数据补充完整。 表1 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 4.90 6.25 7.45 8.78 10.0 7.84 9.80 11.8 13.7 _______ (4)实验数据表明，明显小于，钢球在下降过程中发生机械能的损失。小明认为，机械能的损失主要是由于钢球受到的摩擦力做功造成的。 为验证此猜想，小明另取一个完全相同的斜槽按下图平滑对接。若钢球从左侧斜槽上A点由静止释放，运动到右侧斜槽上，最高能到达B点，A、B两点高度差为H．则该过程中，摩擦力做功大小的理论值__________（用m、g、H表示）。 (5)用上图的装置，按表1中所列部分高度h进行实验，测得摩擦力做功大小。由于观察到H值较小，小明认为，AO过程摩擦力做功近似等于AB过程的一半，即。然后通过表1的实验数据，计算出AO过程损失的机械能。整理相关数据，见表2。 表2 4.00 5.00 6.00 7.00 2.94 3.55 4.35 4.92 0.98 1.08 1.18 1.27 上表中与相差明显。小明认为这是由于用近似计算不合理。你是否同意他的观点？______________请根据表2数据简要说明理由。______________ 19. （2025·河南·高考真题）实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源（频率）、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。 (1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：________（填步骤前面的序号） ①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ③用电子天平称量重锤的质量 ④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥关闭电源，取下纸带 (2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为________ （保留3位有效数字）。 (3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3所示的关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应________（填“通过”或“不通过”）原点且斜率为________（用重力加速度大小g表示）。由图3得直线的斜率________（保留3位有效数字）。 (4)定义单次测量的相对误差，其中是重锤重力势能的减小量，是其动能增加量，则实验相对误差为________（用字母k和g表示）；当地重力加速度大小取，则________（保留2位有效数字），若，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $