人教版物理必修2同步练习：8.5 实验：验证机械能守恒定律（优生加练）

某同学“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。其中，A、B是由跨过定滑轮的细线连接着的两个物体，C是水平固定在A上的遮光条，1、2是水平固定在铁架台上的两个光电门。实验中，该同学先用手握住质量较大的A物体使细线绷直，接着由静止释放A，记录遮光条C通过光电门1、2的时间。

某同学使用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律．在气垫导轨上安装两个1、2光电门，放置一个带遮光片的滑块，滑块通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，遮光片经过光电门时，数字计时器会记录遮光片的挡光时间，已知重力加速度为g．实验过程如下：

⑴用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，则遮光片的宽度 ， 用天平测出滑块（含遮光片）的质量M和小物块的质量m；

⑵将气垫导轨调水平，具体操作为在不系细绳的情况给滑块一个向左的速度，分别记录两个光电门的挡光时间、 ， 若（用M、m、x、d、、表示）则说明气垫导轨已经水平；

⑶测量两个光电门之间的距离x；

⑷系上细绳并连接钩码，在气垫导轨右侧释放滑块，遮光片通过两个光电门，数字计时器记录的时间分别为、；

⑸若等式成立，则表明此过程中系统的机械能守恒．

某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图（甲）所示。框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以测量出两个光电门到零刻度线的距离；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小钢球，小钢球的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小钢球由静止释放，当小钢球先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小 和 。小组成员保证光电门2的位置不变，多次改变光电门1的位置，得到多组 和 的数据，建立如图（乙）所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。

某同学用如图所示装置做验证机械能守恒定律的实验。

利用图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。

某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。细绳跨过固定的轻质滑轮，两端分别挂质量为m₁=0.25kg、m₂=0.15kg的物块1和物块2。用手托住物块1，让细绳伸直，系统保持静止后释放物块1，测得物块2经过光电门的挡光时间为t。以物块1和物块2组成的系统为研究对象，计算并比较物块2从静止至通过光电门的过程中，系统重力势能的减少量 与动能的增加量 ，就可以验证物块1和物块2组成的系统的机械能是否守恒，取重力加速度大小g=9.8m/s²。

某实验小组设计实验验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示，在铁架台上用铁夹固定好一个力传感器，一根长为L的不可伸长的细线上端固定在力传感器上，下端固定在小球上（小球视为质点），把小球拉离平衡位置使细线偏离竖直方向一个角度，由静止释放小球，力传感器可记录小球在摆动过程中细线拉力大小，实验测得小球在平衡位置静止时传感器的读数为 。

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度为g=9.8m/s² ． 那么：

在“验证机械能守恒定律”实验中：

如图所示，两个质量各为m₁和m₂的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m₁＞m₂ ， 现要利用此装置验证机械能守恒定律．

用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．重锤从高处由静止落下的过程中，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，已知重力加速度为g，即可验证机械能守恒定律．

在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量为m=1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点．在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示．其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm．当地重力加速度g=9.8m/s² ． 本实验所用电源的频率f=50Hz．（结果保留三位有数数字）

用落体法验证机械能守恒定律的实验中：

利用自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验：

若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8m/s² ， 重物质量为mkg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量△E_P=J；动能增加量△E_k=J，产生误差的主要原因是．（图中长度单位：cm）

在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量 m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C 为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s² ． 那么：

用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验时接通电源，质量为m₂的重物从高处由静止释放，质量为m₁的重物拖着纸带打出一系列的点，图乙是实验中打出的一条纸带，A是打下的第1个点，量出计数点E、F、G到4点距离分别为d₁、d₂、d₃ ， 每相邻两计数点的计时间隔为T，当地重力加速度为g．（以下所求物理量均用已知符号表达）

有两个实验小组在完成验证机械能守恒定律的实验中，分别用了以下 两种方法：