2、
C．vN＝
D．vN＝
3．关于利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验，以下说法正确的是( )
A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小
B．实验时需称出重锤的质量
C．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大
D．处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必选取计数点
图S6－2
4．xx·上饶一模利用如图S6－2所示装置可以验证机械能守恒定律，实验中电火花计时器所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图S6－3所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点
3、A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0＝19.00 cm，点A、C间的距离为s1＝8.36 cm，点C、E间的距离为s2＝9.88 cm，取9.8 m/s2，测得重物的质量为100 g.
选取O、C两点为初末位置验证机械能守恒定律．重物减少的重力势能为________，打下C点时重物的动能为________J．(结果保留两位有效数字)
图S6－3
5．xx·宝鸡质检图S6－4甲是某实验小组验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒的实验装置，图中的气垫导轨被水平地固定在实验台上．
甲 乙
图S6－4
(1)实验中，用螺旋测微器测量遮光条的
4、宽度d，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________mm.
(2)实验时将滑块从图示位置由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门所用的时间Δt，钩码的质量m已用天平测得，为了验证系统机械能守恒，在本次实验中还需要测量的物理量有__________________________(文字说明并用相应的字母表示)．
(3)在实验误差允许的范围内，本实验验证机械能守恒的关系式是__________(用测量的物理量符号表示)
6．利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，先把导轨调成水平，然后按如图S6－5所示的方式，用垫块把导轨一端垫高H，质量为m的滑块上安装宽度d＝3.0 cm的遮光
5、板．使滑块由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G1和G2时的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量ΔEk＝m(v－v)，再算出重力势能的减少量ΔEp＝mgh，比较ΔEk与ΔEp的大小，便可验证机械能是否守恒．图中H、L、s均已事先设定，滑块通过两个光电门所用时间分别为Δt1和Δt2.
图S6－5
(1)滑块速度v1、v2的表达式分别为v1＝________、v2＝________，滑块通过G1、G2时的高度差h的表达式h＝__________．
(2)若测得图中L＝1.0 m，s＝0.50 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5
6、.0×10－2 s和2.0×10－2s，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则动能增加量ΔEk＝______，重力势能减少量ΔEp＝______(以上两空保留三位有效数字)，由此得到的实验结论是__________________________________．
7．在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作得到如图S6－6所示的纸带，其中O是起始点，A、B、C是由频率为50 Hz的打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位cm)．
图S6－6
(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是________(填“O
7、A”“OB”或“OC”)段，应记作____cm.
(2)甲同学用质量为1 kg的重锤在OB段的运动来验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作为B点处的瞬时速度，则OB段重锤重力势能的减少量为____________，而动能的增加量为__________(以上两空保留三位有效数字)．这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量________动能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)．
(3)乙同学根据同一条纸带的同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点．因此他
8、用vB＝gt计算B点的瞬时速度，得到动能的增加量，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量________动能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．
(4)丙同学根据同一条纸带上测量出的数据，算出A、B之间的距离以及B、C之间的距离，利用公式a＝算出纸带下落时的重力加速度a，并把这个加速度当做当地的重力加速度计算出重力势能的减少量；同时用AC段的平均速度作为B点的瞬时速度从而算出动能的增加量，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_
9、_______动能的增加量(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．
8．xx·江西名校联考“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图S6－7所示的甲或乙方案来进行．
(1)两种方案中，较理想的是________(填“甲”或“乙”)方案；
图S6－7
(2)图S6－8是实验中得到的一条纸带，图中所标的数据是相邻两个计数点间的距离，已知每相邻两个计数点之间的时间间隔T＝0.1 s，则B点对应物体的速度vB＝__________m/s，D点对应物
10、体的速度vD＝____m/s；
(3)经分析该纸带是采用________(填“甲”或“乙”)实验方案得到的．
图S6－8
9．xx·无为联考(1)关于利用自由落体运动验证机械能守恒定律实验的叙述中，正确的有( )
A．打点计时器安装时要使两个限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减小纸带下落过程中的阻力
B．需用天平测出重锤的质量
C．打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
D．用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤
E．打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用公式mgΔh＝mv2验证机械能是否守恒
F．验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平
11、面
(2)验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度时，甲同学用v＝gt来计算，乙同学用vn＝来计算．其中________同学的计算方法更符合实验要求．重力加速度g的数值，甲同学用9.8 m/s2代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中________同学的做法是正确的．
(3)甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量ΔEp略大于动能的增加量ΔEk，乙同学发现ΔEp<ΔEk，实验过程中肯定存在错误的是______同学．本实验中引起误差的主要原因是_________________________________________
12、_______________________________
________________________________________________________________________.
实验(六)
1. A [解析] 重物下落需克服阻力做功，因此机械能不守恒，重物减少的重力势能一部分转化为动能，另一部分用于克服摩擦力做功而转化为内能，故减小的重力势能大于增加的动能．选项A正确．
2．C [解析] 承认物体下落的实际加速度为g，即承认了机械能守恒，故不能采用公式v＝gt计算打N点时纸带下落的速度，N点的速度为sn和sn＋1段的平均速度，即vN＝；或者用vN＝表示
13、N点的速度，故只有C项正确．
3. D [解析] 纸带过短，长度测量的相对误差较大，选项A错误；由mv2＝mgh知，只需验证v2＝gh即可，不必测量重锤质量，选项B错误；对C选项中的纸带，可选点迹清晰、距离合适的任两点M、N，通过计算ΔEk＝mv－mv与mghMN比较，实验误差不一定大，选项C错误；自由落体运动加速度较大，除去1、2两点，其他相邻两点间的距离均大于或远大于2 mm，用毫米刻度尺测量完全可以，不必选取计数点，选项D正确．
4．0.27 0.26
[解析] 重物减少的重力势能ΔEp＝mg(s0＋s1)＝0.27 J，打C点时重物的速度vC＝＝2.28 m/s，动能Ek＝mv＝
14、0.26 J.
5．(1)3.695 (2)滑块的质量M 滑块由静止运动到光电门的位移s (3)mgs＝
[解析] (1)d＝3.5 mm＋19.5×0.01 mm＝3.695 mm；
(2)验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒，计算减少的重力势能时需用到滑块由静止运动到光电门的位移s，计算增加的动能时需用到滑块的质量M；
(3)滑块经过光电门时的速度v＝，上述过程中滑块和钩码系统增加的动能ΔEk＝(M＋m)v2＝，减少的重力势能ΔEp ＝mgs.如果在实验误差允许的范围内ΔEp＝ΔEk，即mgs＝，则验证了机械能守恒定律．
6．(1) s (2)0.473 J 0.490 J 在误
15、差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒
[解析] (1)由于挡光板宽度d＝3.0 cm很小，而滑块通过光电门的时间极短，故可以认为滑块通过两光电门时的平均速度就等于通过G1和G2两位置的瞬时速度，即v1＝，v2＝；由导轨的倾角sinα＝＝，可得h＝ssinα＝s.
(2)v1＝＝＝0.60 m/s，v2＝＝＝1.50 m/s，高度差h＝s＝×0.50 m＝0.10 m．动能增加量ΔEk＝m(v－v)＝0.473 J，重力势能减少量ΔEp＝mgh＝0.490 J；实验结论为：在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒．
7．(1)OC 15.70 (2)1.22 J 1.20 J 大于 (
16、3)小于 略
(4)等于 略
[解析] (1)按照有效数字要估读一位的要求，OC段的读数应为15.70 cm；
(2)重锤重力势能的减少量ΔEp＝mghOB＝1.22 J，动能的增加量ΔEk＝mv＝1.20 J，从计算结果可以看出重力势能的减少量大于动能的增加量，因为有一部分机械能转化为内能了；
(3)由于重锤下落过程中受到阻力，打下B点时重锤的速度小于根据v＝gt计算出来的速度，故系统误差总是使重力势能的减少量小于动能的增加量；
(4)下落时的重力加速度a是按实际运动计算的，v也是按照实际的运动规律计算的，只要纸带做匀加速直线运动，mah＝mv2总成立．
8．(1)甲 (2)0.
17、95 1.91 (3)乙
[解析] (1)物体只受重力作用或阻力可忽略不计时，物体的机械能守恒，乙图方案中物体受到的阻力比较大，所以方案甲比较理想；
(2)vB＝＝ m/s＝0.95 m/s，vD＝＝ m/s＝1.91 m/s；
(3)根据纸带求出物体的加速度a＝＝4.8 m/s2，该加速度远小于重力加速度，显然是由乙方案得到的．
9．(1)AD (2)乙 丙 (3)乙 重锤下落过程中存在着阻力作用
[解析] (1)本实验要验证重物下落过程减少的重力势能与增加的动能相等，由实验原理可知不需用天平测出重锤的质量，选项B错误；打点计时器的打点周期取决于交流电源的频率，或者说必须使用交流
18、电，不可用干电池代替，选项C错误；选取第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量，第一、二两点间的距离接近2 mm说明打第一点时重物的瞬时速度为零．纸带处理方法有两种：一种是选取第一点和与第一点距离较远的另一点，可用mgh＝mv2验证机械能是否守恒；另一种是选择纸带点迹清晰的部分，测量任意两个计数点之间的距离Δh，求出两点对应位置重物的动能之差ΔEk，用mgΔh＝ΔEk验证机械能是否守恒，选项E错误；本实验要验证的是重物重力势能的减少量等于其动能的增加量，而重力势能的减少量与重力势能的参考平面的位置无关，故本实验不需先确定重力势能的参考平面，选项F错误．
(2)用vn＝计算瞬时速度符合实验要求，因为如果确认重物下落的加速度为重力加速度g，即确认重物做自由落体运动，自由落体运动过程中机械能当然守恒．这是错误，不是误差，所以乙同学的方法更符合实验要求；重力加速度g的数值应该取当地的实际重力加速度，所以丙同学的做法是正确的．
(3)重物在下落过程中受到摩擦阻力和空气阻力，极少部分重力势能转化为系统的内能，所以重力势能的减少量ΔEp略大于动能的增加量ΔEk，故实验过程中肯定存在错误的是乙同学．本实验中产生误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用．
2022年高考物理一轮复习方案 实验6 验证机械能守恒定律（含解析）
