验证机械能守恒定律
基础达标
一、选择题(在每小题给出的四个选项中．第1～2题只有一项符合题目要求；第3～4题有多项符合题目要求)
1．在验证机械能守恒定律实验时，发现重物减小的重力势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是( )
A．选用重物的质量过大
B．选用重物的质量过小
C．空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．实验时操作不仔细，实验数据测量不准确
【答案】C
【解析】由于在重物下落的过程中，空气阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦力不可避免，所以有部分重力势能克服阻力做功转化为其他形式的能量，使得减小的重力势能总是大于重物增加的动能，所以C正确，A、B、D错误．
2．(2017衡阳名校质检)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．先释放纸带，后接通电源
B．用天平测量重物质量，用秒表测量重物下落时间
C．打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上
D．重物动能的增加量一定大于重力势能的减小量
【答案】C
【解析】开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，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A错误；我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故B错误；为了防止摩擦力增大，打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上，故C正确；由于摩擦力和空气阻力的作用，重物动能的增加量一定小于重力势能的减小量，故D错误．故选C．
3．(2017扬州质检)如图所示，在做“验证机械能守恒定律”的实验时，关于重物的选取，下列说法中错误的是( )
A．选取重物时，体积大些好
B．选取重物时，质量小点好
C．选取重物时，应选质量大、体积小的物体较好
D．选定重物后，一定要称出它的质量
【答案】ABD
【解析】实验供选择的重物应该是质量较大、体积较小的物体，使得重物所受的重力远大于所受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力，这样能减少摩擦阻力的影响，因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要测出它的质量，故C正确，ABD错误．故选ABD．
4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证的是重物重力势能的减少等于它动能的增加，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( )
A．用天平称出重物的质量
B．把打点计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来
C．把纸带的一端固定到重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重物提升到一定高度
D．用秒表测出重物下落的时间
【答案】AD
【解析】在“验证机械能守恒定律”的实验中，需验证重力势能减少量mgh和动能增加量mv2之间的大小关系，若机械能守恒，则有mgh＝mv2成立，两边都有质量，可约去，即验证gh＝v2成立即可，故无需测质量，A选项多余．对D选项，测速度时，用的是纸带上的记录点间的距离和打点计时器打点的时间间隔，无需用秒表测量，因此D选项也多余．
二、非选择题
5．(2016浙江宁波九校联考)验证机械能守恒定律的实验中，需要测量物体由静止开始下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某小组同学对实验得到的纸带，设计了以下三种测量方案．
A．用刻度尺测出物体下落高度h，用打点间隔数测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v0.
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v2＝2gh计算出瞬时速度v0.
C．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v0.
(1)根据方案A算得的ΔEk______ΔEp.(填“>”“<”或“＝”，ΔEk＝mv2表示动能增加量，ΔEp＝mgh表示势能增加量，下同)
(2)根据方案B算得的ΔEk______ΔEp.
(3)根据方案C算得的ΔEk______ΔEp.
