8.5实验：验证机械能守恒定律 同步练习 2024-2025学年人教版（2019）高中物理必修第二册（含解析）

8.5实验：验证机械能守恒定律 1．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、、，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。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。 2．小华在实验室中用打点计时器验证机械能守恒定律，其实验装置如图所示。 (1)为了完成实验，下列器材中必备的是_____. A.交流电源 B.刻度尺 C.秒表 D.天平 (2)选择好器材后，小华同学通过正确的操作得到了一条实验纸带，如图所示，图中O点是打出的第1个点，计数点A、B、C、D之间分别还有一个点。各计数点与O点之间的距离已测出。已知打点计时器的打点周期为，则打点计时器打下C点时重锤的速度_____m/s。（计算结果保留2位有效数字） (3)小华通过纸带得到OC的距离h及C点的速度，当两者间的关系式满足_____时，说明下落过程中重锤的机械能守恒（已知重力加速度为g）。 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1所示的四种情况，其中操作规范正确的是_____。 A. B. C. D. （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图2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、、。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．用图甲的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)下列做法中正确的有( ) A.必须要称出重物的质量 B.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置 C.图中两限位孔必须在同一竖直线上 D.可以用或者计算某点速度 (2)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个相邻的计时点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流，用刻度尺测得，，，重锤的质量为1.00kg，g取。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了_____J；此时重锤的速度为_____m/s。（结果均保留三位有效数字） 5．某同学设计了一个验证机械能守恒定律的实验，一轻绳一端连接在拉力传感器上O点，另一端连接在半径为r的匀质小钢球上，小钢球球心至O点的长度为L，O点正下方B位置有一光电门，可记录小钢球通过光电门的时间。如图甲所示，将小钢球拉至某一位置由静止释放，同时拉力传感器通过计算机采集小钢球在摆动过程中轻绳上拉力的最大值T和最小值F。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程，根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像如乙图所示。 (1)小钢球从A位置由静止释放时，细线与竖直方向成θ角，小钢球通过最低点位置B时，光电门记录遮光时间为t，则小钢球通过光电门的速度_____；在实验误差允许的范围内，若_____（用r、L ... ...