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2022 年人教版高中物理必修二 8.5 实验：验证
机械能守恒定律 当堂练
一、单选题（本大题共 8道小题）
1. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，已备有：电火花计时器、纸带、刻度尺、
带铁夹的铁架台，还需要的器材是（ ）
A．弹簧秤 B．天平 C．秒表 D．重锤
2. 利用如图装置验证机械能守恒定律，下列操作错误的是（ ）
A．安装打点计时器时将两限位孔调在一条竖直线上
B．释放纸带时手持纸带上端，保持纸带竖直
C．释放纸带时重物远离打点计时器
D．实验时先接通电源，再释放纸带
3. 在做“验证机械能守恒定律”的实验时，以下说法中正确的是（ ）
A．选用重锤时，密度大体积小的比密度小体积大的好
B．选用重锤时，密度小体积大的比密度大体积小的好
C．选用的重锤一定要测其质量
D．重锤的质量大小与实验准确性无关
4. 在“验证机械能守恒定律”的实验中不需测量或计算的物理量是（ ）
A．下落高度 B．瞬时速度 C．重物质量 D．时间
5. 为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用实验系统设计
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了一个实验，实验装置如图所示，图中 A、B两点分别固定了两个速度传感器，
速度传感器可以测出运动物体的瞬时速度。在实验中测得一物体自由下落经过 A
点时的速度是 v1，经过 B点时的速度是 v2，为了证明物体经过 A、B两点时的机
械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是
( )
A．用天平测出物体的质量
B．测出 A、B两点间的竖直距离
C 1．利用 2 mv
2 1 2
2 － 2 mv 1 算出物体从 A点运动到 B点的过程中动能的变化量
D．验证 v 22 －v 21 与 2gh是否相等
6. 利用如图装置验证机械能守恒定律，下列操作错误的是（ ）
A．安装打点计时器时将两限位孔调在一条竖直线上
B．释放纸带时手持纸带上端，保持纸带竖直
C．释放纸带时重物远离打点计时器
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D．实验时先接通电源，再释放纸带
7. 下列有关实验的描述中，正确的是
A．在“验证力的平行四边形定则”实验中，用两弹簧秤同时拉细绳时，细绳之间
的夹角应为 90°
B．在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象也
能求出弹簧的劲度系数
C．在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，放小车的长木板应该尽量使其水
平
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须由求出打某点时纸带的速度
8. “验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．下列做法正确的是
A．选用较小密度材料制成的重锤
B．先释放纸带，再接通电源
C．将纸带沿竖直方向穿过限位孔
D．选用直流电源给打点计时器供电
二、填空题（本大题共 2道小题）
9. 某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图 1所示。
该同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图 2所示。选取纸带上连续打出
的三个点 A、B、C，测得它们到起始点 O的距离分别为 h1、h2、h3。已知重锤的
质量为 m，打点计时器打点周期为 T，当地的重力加速度为 g。从起始点 O开始
到打下 B点的过程中，重锤重力势能的减小量 Ep =______，重锤动能的增加量
Ek =______。在误差允许的范围内，如果 Ep= Ek可验证机械能守恒。
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10. 利用落体法验证机械能守恒定律实验，由于重物及纸带受空气及打点计时器
阻力的作用，系统误差的情况总是：重物减少的重力势能比增加的动能________
（填“大些”或“小些”）。
三、实验题（本大题共 3道小题）
11. 某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。某次实验中，得到如图
乙所示的一条纸带。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。已知重物的质量为 m，重力加速度为 g。从
打下 O点到打下 B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=___________。实验
结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为主要原因是
___________。
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12. (2022云南玉溪高一期中, )用如图 1所示实验装置验证 A、B组成的系统
机械能守恒。B从高处由静止开始下落,A 上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带
上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图 2给出的是实验中获取的一条
纸带:0 是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有 4个点(图中未标出),计数点
间的距离如图 2所示。已知 A的质量为 m1=50 g、B 的质量为 m2=150 g,则:(打点
计时器所用交流电频率为 50 Hz,g 取 9.8 m/s2,结果保留两位有效数字)
图 1
图 2
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图 3
(1)在打点 0至 5过程中系统动能的增量ΔEk= J,系统势能的减少量
ΔEp= J。
(2)若某同学做出 v2-h 图像如图 3所示,则当地的实际重力加速度 g=
m/s2。
13. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，己知电磁打点计时器的周期 T=0.02s，
重锤的质量 m=1kg，如图所示为某次实验后选出的一条理想纸带，O点是打出的
第一个点，A、B、C是在纸带上连续取的三个点。经测得 A、B、C三点到 O点
的距离分别为：x1=12.16cm，x2=15.39cm，x3=19.00cm，g=9.8m/s2，求：（本题
中涉及到数值计算的，结果均得保留三位有效数字）
（1）纸带的____________端与重锤连接（填左或右）；
（2）物体在 B点的速度 vB=__________m/s；
（3）从 O点到 B点的过程中，重锤重力势能的减少量 Ep=__________J，动能
的增量 Ek=__________J；
（4）经过计算发现，重锤重力势能的减少量总是大于动能的增量，其主要原因
是因为在重锤下落过程存在阻力作用，可以通过以上数据求出该阻力的大小。设
重锤所受阻力大小 F恒定，试求出重锤所受阻力大小 F=__________。（用 m、T、
g、x1、x2、x3表示）
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2022 年人教版高中物理必修二 8.5 实验：验证
机械能守恒定律 当堂练-答案
一、单选题（本大题共 8道小题）
1. 【答案】D
【详解】
在验证机械能守恒的实验中，质量可测可不测，所以不需要天平和弹簧秤，因为
时间可以通过打点计时器打出的纸带上直接读出，不需要秒表，实验时研究重锤
的重力势能减小量和动能增加量是否相等，所以需要重锤。
故选 D。
2. 【答案】C
【详解】
A．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故 A正
确；
B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故 B正确；
C．为了充分利用纸带，释放纸带时重物应适当靠近打点计时器。故 C错误；
D．为了充分利用纸带，实验时先接通电源，再释放纸带。故 D正确。
本题选错的，故选 C。
3. 【答案】A
【详解】
ABD．验证机械能守恒定律实验中，由于重锤要克服空气阻力做功，从而产生
系统误差，选用密度大体积小的重锤能减小空气阻力的影响，从而减小误差，故
A正确，BD错误；
C．因验证量中都含有质量，可以约去，故不用测重锤的质量，C错误。
故选 A。
4. 【答案】C
【解析】
【详解】
1
本实验需要验证的方程是：mgh mv2，所以需要测量下落的高度 h、瞬时速度 v，
2
1
比较 mgh、 mv2的大小关系，故 m可约去比较，不需要测出重物的质量 m．本
2
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实验用到打点计时器，来测量瞬时速度时，是根据匀变速直线运动推论：一段时
间内的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，需要计算时间；
A．下落高度，与结论相符，选项 A不符合题意；
B．瞬时速度，与结论相符，选项 B不符合题意；
C．重物质量，与结论不相符，选项 C符合题意；
D．时间，与结论相符，选项 D不符合题意；
故选 C.
【点睛】
解决本题关键要知道实验的原理，能正确分析纸带动纸带下落过程中能量如何转
化.
5. 【答案】A
【详解】
AD．若机械能守恒，则
mgh 1 mv2 12 mv
2
2 2 1
2 2
即验证 v2 v1 与 2gh是否相等，不需要测量质量，故 A错误，符合题意，D正确，
不符合题意；
B．实验中需要测量从 A到 B过程中重力势能的减小量，因此需要测量 AB之间
的距离 h，故 B正确，不符合题意；
1 1
C 2 2．A点运动到 B点的过程中利用 mv2 mv2 2 1 算出物体从 A点运动到 B点的过
程中动能增加量，故 C正确，不符合题意。
故选 A。
6. 【答案】C
【详解】
A．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故 A正
确；
B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故 B正确；
C．为了充分利用纸带，释放纸带时重物应适当靠近打点计时器。故 C错误；
D．为了充分利用纸带，实验时先接通电源，再释放纸带。故 D正确。
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本题选错的，故选 C。
7. 【答案】B
【详解】
试题分析：A、在“验证力的平行四边形定则”实验中，用两弹簧秤同时拉细绳时，
细绳之间的夹角以 60°～100°之间为宜；错误
B、在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象，
其斜率为弹簧的劲度系数；正确
C、在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，应该将放小车的长木板一端抬高，
以平衡摩擦力；错误
D、在“验证机械能守恒定律”的实验中，由纸带的数据计算出某一时刻的速度，
不能由 v gt计算；错误
8. 【答案】C
【解析】
【详解】
A．为了减小阻力的影响，应选取密度大、体积小的重物，故 A错误；
B．实验时应先接通电源，再释放纸带，故 B错误；
C．为了减小阻力的影响，两个限位孔应在同一竖直线上，故 C正确；
D．使用交流电源给打点计时器供电，故 D错误；
故选 C。
二、填空题（本大题共 2道小题）
2
9. 【答案】mgh m(h3 h1)2 8T 2
【详解】
[1] 从起始点 O开始到打下 B点的过程中，重锤重力势能的减小量
EP mgh2
[2] B点的速度
v h3 h1B 2T
重锤动能的增加量
1 m(h 2
E mv 2 3 h1)k 2 B 8T 2
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10. 【答案】大些
【详解】
重物下落过程中受到空气阻力的影响，所以重物减少的重力势能比增加的动能大
些。
三、实验题（本大题共 3道小题）
11. 【答案】 mghB 阻力对重物做负功，使重物机械能减小
【解析】
【详解】
从打下 O点到打下 B点的过程中，重物的重力势能减少量为
Ep mghB
实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，主要原因是实验过程中
阻力对重物做负功，使重物机械能减小。
12. 【答案】(1)0.58 (2)0.59 (3)9.7
解析 (1)根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平
均速度,可知打第 5个点时的速度为 v5= m/s=2.4 m/s;
系统的初速度为零,所以系统的动能的增加量为
ΔE 2k= ×(0.05+0.15)×2.4 J=0.576 J≈0.58 J;
系统重力势能的减小量为
ΔEp=m2gx05-m1gx05=0.15×9.8×0.6 J-0.05×9.8×0.6 J=0.588 J≈0.59 J;
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等,因此在误差允许的范围
内,A、B 组成的系统机械能守恒。
2
(2)根据机械能守恒可知,(m2-m1)gh= (m1+m2)v ,即有 gh,所以
g,由图可知,斜率 k=4.85,故当地的
2
实际重力加速度 g=9.7 m/s 。
13. x x 2x【答案】 左 1.71 1.51 1.46 mg m 3 1 2
T 2
【解析】
【详解】
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（1）由题意知 O点是打出的第一个点，且与重物相连的纸带端先打点，所以纸
带的左端与重锤连接；
（2）由题意得
v xAC x3 x1 19.00 12.16 10 2B m s 1.71m s2T 2T 0.04
（3）由图得从 O点到 B点的过程中，重锤重力势能的减少量为
Ep mgx2 1.51J
动能的增量为
E 1 mv2k 1.46J2 B
（4）由题可得加速度为
a x BC xAB x3 x1 2x 2
t 2 T 2
又由牛顿第二定律得
mg F ma
所以阻力为
F mg m x3 x1 2x 2
T 2
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