2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练
验证机械能守恒定律
一、选择题
1、在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要直接测量的是( )
A．重物的质量 B．重力加速度 C．重物下落的高度
D．重物下落某一高度所对应的瞬时速度
解析：选C 重物的质量不需要测量；重力加速度是已知的；重物下落的高度需要测量；瞬时速度是根据纸带上的数据计算得出的。故应选C。
2、在“验证机械能守恒定律”的实验中，对于自由下落的重物，下列选择条件哪种更为合适( )
A．只要足够重就可以 B．只要体积足够小就可以 C．体积小，质量轻
D．应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲 解析：选D 质量大、体积小也就是密度大，目的是为了减小空气阻力，便于夹紧纸带是为了提高可操作性．
3．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，根据纸带算出相关各点的速度v，测量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像应是( )
2
v2
12v2v2
解析：选C 由机械能守恒定律得：mgh＝mv，得：＝gh，可以看出与h222成正比例关系，图线是过原点的直线，C正确。数据处理可以用不同的方法，得到相同的结论。
4、在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是( )
A．选用的重物质量过大 B．选用的重物质量过小
C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D．实验时操作不规范，实验数据测量不准确
解析：选C 造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C正确。
5、(多选)在“验证机械能守恒定律”实验中，需特别注意的有( ) A．称出重锤的质量
B．手提纸带，先接通打点计时器电源，再松开纸带让重锤落下
C．取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始运动点12
处理纸带，验证mgh＝mv公式
2
D．必须选取第1、2点间距离接近2 mm的纸带，从第1点算起处理纸带，12
验证mgh＝mv公式
2
12
解析：选BD 验证的是重力势能的减少mgh是否等于动能的增加mv，没有
2必要知道重锤具体的质量，所以A不正确．重力势能的减少量mgh与物体动能的12
增加量mv比较是否相等，二者必须相对应，只有h从初速度为零的点量起，在
21111
此过程中对应的动能的增加量才为mv2－0＝mv2，否则动能增加量应为mv2－
222212
mv0，也只有选1、2两点间距接近2 mm的纸带，且从第1点量起才能用mgh＝mv，
2
2
所以C不正确，D正确，B做法是正确的．
二、非选择题
6、某探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机械能守恒规律，实验装置如图甲所示，在悬点处装有拉力传感器，可记录小球在摆动过程中各时刻的拉力值，小球半径、摆线的质量和摆动过程中摆线长度的变化可忽略不计。实验过程如下：
(1)测量小球质量m，摆线长L。
(2)将小球拉离平衡位置在某一高度处无初速度释放，在传感器采集的数据中提取最大值为F，小球摆到最低点时动能的表达式为____________________________________
(用上面给定物理量的符号表示)。
(3)改变释放高度h，重复上述过程，获取多组摆动高度h与对应过程的拉力最大值F的数据，在F-h坐标系中描点连线。
(4)通过描点连线，发现F与h成线性关系，如图乙所示，可证明小球摆动过程中机械能守恒。
(5)根据F-h图线中数据，可知小球质量m＝________kg，摆线长L＝________m(计算结果保留两位有效数字，重力加速度g取10 m/s2)。
v2
解析：(2)小球摆到最低点时，根据牛顿第二定律得F－mg＝m，其动能为L121
Ek＝mv，故小球摆到最低点时动能的表达式为Ek＝(F－mg)L。
22
12mg(5)根据机械能守恒定律得mgh＝(F－mg)L，解得F＝h＋mg，在F-h图
2L
像中，纵轴截距为1.00 N，即mg＝1.00 N，解得m＝0.10 kg；图像的斜率k＝2.5 N/m，解得L＝0.80 m。
1
答案：(2) Ek＝(F－mg)L (5)0.10 0.80
2
7、在“验证机械能守恒定律”的实验中，一实验小组让小球自倾角为30°的斜面上滑下，用频闪相机记录了小球沿斜面下滑的过程，如图所示，测得B、C、
D、E到A的距离分别为x1、x2、x3、x4，已知相机的频闪频率为f，重力加速度为g＝9.8 m/s2。
(1)小球经过位置D时的速度vD＝________。
(2)选取A为位移起点，根据实验数据作出v2-x图线，若图线斜率k＝________，则小球下滑过程机械能守恒。
(3)若改变斜面倾角进行实验，请写出斜面倾角大小对实验误差的影响： _____________________________。
解析：(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出D点的速度为：
xCEx4－x2
vD＝＝f。
2T2
(2)若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒。
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：验证机械能守恒定律
