《高一物理同步备课系列（人教版必修2）》7.9 实验：验证机械能守恒定律(备作业)(解析版)

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7.9 实验：验证机械能守恒定律(解析版)
一、单选题（本大题共 5小题）
1.利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验．下列说法中正确的是
()
A. 实验中必须用天平测出重物的质量 B. 必须用秒表测出重物下落的时间
C. 应先释放纸带，后打开打点计时器电源 D. 释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直方向
【答案】
D
【解析】
因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量
m
，而只需验证
1
2v2=gℎ
就
行了；
打点计时器可以测量重锤下落的时间。
为了高效的利用纸带应先接通电源，再释放纸带；
释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直，从而减小纸带与限位孔之间的摩擦。
【解答】
A
.实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，式子两边都有质量，可以约去，实验不需要测
量重物的质量，故
A
错误；
B
.打点计时器可以测量重锤下落的时间，不需要用秒表测量，故
B
错误；
C
.应先接通电源，再释放纸带，故
C
错误；
D
.释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直，故
D
正确。
故选
D
。
1
2.在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为
50 Hz
，如图所示为一条理想
的纸带，图中
O
点是打点计时器打出的第一个点，
A
、
B
、
C
、
D
分别是每打两个点取的计数点．则重物由
O
点运动到
B
点的过程中，下列说法正确的是
()
A. 相邻计数点间的时间间隔均为
0.02 s
B. 相邻计数点间的时间间隔均为
0.04 s
C. 重物的重力势能在增加 D. 重物的机械能在增加
【答案】B
【解析】
根据电源的频率确定打点计时器的打点周期，确定相邻计数点间的时间间隔；根据功能关系判断重力势能
的变化及机械能的变化。
【解答】
AB.
由于打点计时器所用电源的频率为
，故打点周期为
0.02 s
，又每打两个点取的计数点，所以相邻
计数点间的时间间隔均为
0.04 s
，故 A 错误，B 正确；
C.由题意可知，重物从 O点运动到 B点的过程中，重力对重物做正功故重物的重力势能减少，故 C 错误；
D.重物下落过程，由于存在空气等阻力，重物的机械能守恒减少，故 D 错误。
故选 B。
3.在“验证机械能守恒定律”的实验时，一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的
增加量。下列对造成该实验结果的原因分折正确的是
()
A. 空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
B. 选用重锤的质量过大
C. 交流电源的频率大于 50
Hz
D. 交流电源的频率小于 50
Hz
【答案】D
【解析】
解：A、空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力，会导致重力势能部分转化为内能，则重力势能的减
小量会略大于动能的增加量，故 A 错误。
B、验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，选择质量较大
2
的重锤，不会使得重力势能的减小量小于动能的增加量，故 B 错误。
C、交流电源的频率大于 50Hz，则测出的速度大小小于真实值，会导致动能增加量偏小，使得重力势能的
减小量大于动能的增加量，故 C 错误。
D、交流电源的频率小于 50Hz，则测出的速度大小大于真实值，会导致动能增加量偏大，使得重力势能的
减小量小于动能的增加量，故 D 正确。
故选：D。
明确验证机械能守恒定律实验的误差来源，若受到阻力的影响，会导致重力势能的减小量略大于动能的增
加量。根据交流电的频率误差得出测量的速度误差，从而得出动能增加量的误差，确定正确的选项。
本题考查验证机械能守恒定律的实验误差分析，要注意正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验
原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果；并运用运动学公式和
动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题。
4.某同学利用图示装置完成探究机械能守恒定律的实验
.
实验后发现重物重力势能的减少量
mgh
小于动能的
增加量
1
2m v2.
你认为造成这一结果的可能原因是
A. 纸带与振针之间有摩擦阻力
B. 重物下落过程中受到空气阻力
C. 释放重物前纸带不处于竖直位置
D. 先释放重物，后接通电源打出纸带
【答案】D
【解析】
由产生实验误差的原因分析即可。
掌握实验过程中误差来源是求解的关键。
【解答】
在实验过程中如果操作步骤正确，则因为纸带与振针之间有摩擦阻力、重物下落过程中受到空气阻力、释
3
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