第八章第五节 实验：验证机械能守恒定律——高一物理人教版（2019）必修第二册洞悉课后习题
【教材课后习题】
1.利用图的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是______。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点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，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？
（3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是什么？
2.图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：
A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。
B.测出遮光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l。
D.释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间t。
E.用天平称出托盘和砝码的总质量m。
F.……
回答下列问题：
（1）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了多少？
（2）为验证机械能守恒定律，还需要测量哪个物理量？
（3）若要符合机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？
【定点变式训练】
3.在落体法“验证机械能守恒定律”实验中，不需要使用的器材是( )
A.重锤 B.纸带 C.螺旋测微器 D.打点计时器
4.用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验时除图中的器材外，以下器材中还必须使用的是( )
A.秒表 B.刻度尺 C.长木板 D.直流电源
5.如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置.关于这一实验，下列说法中正确的是( )
A.打点计时器应接直流电源
B.测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
C.应先释放纸带，后接通电源打点
D.需使用秒表测出重物下落的时间
6.“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
7.如图是“验证机械能守恒定律”的实验装置。
（1）本实验应选用______（填“A”或“B”）的重物；
A.密度小、体积大 B.密度大，体积小
（2）释放纸带时，重物应__________（填“A”或“B”）打点计时器；
A.靠近 B.远离
（3）完成本实验_____（填“A”或“B”）刻度尺。
A.需要 B.不需要
答案以及解析
1.答案：（1）AB
（2）见解析
（3）见解析
解析：解：（1）除已给仪器外还需要交流电源、刻度尺，对于天平，除非需要求解对应点的机械能，而要验证机械能守恒，只需验证成立即可，故还必须使用的器材有A、B。
（2）从O到B，减少的重力势能为，
B点的速度，
故从O到B，增加的动能为。
（3）因为纸带与打点计时器间存在摩擦阻力做功，空气阻力也做功，故减少的重力势能应略大于动能的增加量。
2.答案：（1）
（2）见解析
（3）
解析：解：（1）重力势能的减少量为。
（2）验证机械能守恒的表达式为，其中M为滑块和遮光条的总质量，，故还需要测量的物理量为滑块和遮光条的总质量M。
（3）由以上分析，可知验证的表达式为。
3.答案：C
解析：落体法验证机械能守恒定律，即验证重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，研究对象为重锤，所以重锤需要，通过纸带测量下落的高度和瞬时速度的大小，所以纸带和打点计时器需要。测量点迹间的距离用刻度尺，不需要螺旋测微器。
故选C。
4.答案：B
解析：打点计时器可以计时，不需要秒表，需要刻度尺测量长度，不需要长木板，打点计时器需要交流电源，故选B。
5.答案：B
解析：A.打点计时器应接交流电源，故A错误；
B.测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故B正确；
C.开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；
D.我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故D错误。
故选B。
6.答案：C
解析：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。
7.答案：（1）B（2）A（3）A
解析：（1）本实验中要较小空气阻力对实验的影响应选用密度大，体积小的重物。
故选B。
（2）释放纸带时，重物应靠近打点计时器。
故选A。
（3）完成本实验需要使用刻度尺测量位移。
故选A。
