2020届高三物理精准培优专练10：验证机械能守恒定律（附解析）
一、考点分析
1．近几年全国卷对本实验单独考查的不多，一般考查形式为多知识点的覆盖和综合，考查定性分析和定量计算相结合。
2．方法技巧：在实验中，要明确“谁”在“哪个过程”中机械能守恒，列出守恒方程，确定要测量的物理量。
二、考题再现
典例1.(2016·全国Ⅰ卷?22)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图(b)所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。 (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为 ，打出C点时重物下落的速度大小为 ，重物下落的加速度大小为 。
(2)已测得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/s，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为 Hz。
典例2.(2017·天津卷·9)如图所示，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，利用此装置验证机械能守恒定律。
(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是 。 A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
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C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物
(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 。 A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度 C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度
三、对点速练
1．验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法(g＝9.8 m/s)：
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(1)通过验证mv＝mgh来验证机械能守恒定律时，对纸带上起点的要求________；为此，所
2选择纸带的第一、二两点间距应接近________。
(2)若实验中所用重物质量m＝1 kg，打点纸带如图所示，所用电压频率为50 Hz，则打点时间间隔为________，则记录B点时，重物的速度vB＝________，重物动能EkB＝________。从开始下落起至B点，重物的重力势能减少量是________，因此可得出的结论是：________。(结果保留两位有效数字)
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(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v/2为纵轴，画出的图象应是图中的________，图线的斜率表示________。
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2．小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为m（m 电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度，将其视为A下落（hh>>b）时的速度，重力加速度为g。 (1)在A从静止开始下落h的过程中，验证以A、B、地球所组成的系统机械能守恒定律的表达式为_______________________（用题目所给物理量的符号表示）； (2)由于光电门所测的平均速度与物体A下落h时的瞬时速度间存在一个差值Δv，因而系统减少的重力势能_________系统增加的动能（选填“大于”或“小于”）； (3)为减小上述Δv对结果的影响，小明同学想到了以下一些做法，其中可行的是________。 A．保持A下落的初始位置不变，测出多组t，算出多个平均速度然后取平均值 B．减小挡光片上端到光电门的距离h C．增大挡光片的挡光宽度b D．适当减小挡光片的挡光宽度b (4)若采用本装置测量当地的重力加速度g，则测量值________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 3．为了验证机械能守恒定律，某研究性学习小组的同学利用透明直尺和光电计时器设计了一套实验装置，如图所示．当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测的最短时间为0.01 ms。将具有很好挡光效果的宽度为d＝3.8×10 m的黑色磁带水平贴在透明直尺上。实验时，将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门。某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δti与图中所示的高度差Δhi，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(表 格中M为直尺质量，g取9.8 m/s)。 Δti(10 s) －32 －3 d－1vi＝(m·s) Δti1212ΔEki＝Mvi－Mv1 22Δhi(m) MgΔhi
2020届高三物理精准培优专练10：验证机械能守恒定律(附解析)
