考点16　实验：探究动能定理　验证机械能守恒定律

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《金版教程》高考总复习首选用卷·物理(旧高考)

考点 16　实验：探究动能定理

验证机械能守恒定律　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

题组一　基础与经典题

1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲。当小车在 1条橡皮筋的

作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为 W；当用 2条、3条……完全相同的橡皮

筋进行第 2次、第 3次……实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因

此第 2次、第 3次……实验中橡皮筋对小车做的功分别为 2W、3W……，每次实验

中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。

(1)关于该实验，下列说法正确的是________。(填选项字母)

A．打点计时器可以用干电池供电

B．必须平衡摩擦力

C．每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出

D．可以选用规格不相同的橡皮筋

(2)图乙为某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段

纸带，测得 A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为 AB＝1.60 cm，BC＝1.62

cm，CD＝1.64 cm，DE＝1.64 cm；已知相邻两点打点的时间间隔为 0.02 s，则小

车获得的最大速度 vm＝________ m/s。(结果保留两位有效数字)

答案　(1)BC　(2)0.82

解析　(1)电磁打点计时器使用的是低压交流电源，故 A错误；为了保证小

车的动能变化量等于橡皮筋做的功，必须平衡摩擦力，故 B正确；根据实验原

理可知，每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出，故 C正确；根据实验原

理可知，橡皮筋必须是相同的，故 D错误。

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(2)要测量最大速度，应该选用点迹间距恒定的部分，即应选用纸带的 CE 段，

相邻两点打点的时间间隔为 0.02 s，最大速度 vm＝＝ m/s＝0.82 m/s。

2．某实验小组用如图 1所示的实验装置验证机械能守恒定律。

(1)某同学按照正确操作得到纸带如图 2所示，其中 O是起始点，M、N、P为

从合适位置开始选取的连续点中的三个点，打点频率为 50 Hz，该同学用毫米刻

度尺测量 O到M、N、P各点的距离，并记录在图中，重物的质量为 m＝0.1 kg，

重力加速度 g＝9.8 m/s2。根据图上所得的数据，应取图中 O点到________点来验

证机械能守恒定律较为简便。

(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量为 ΔEp＝________ J，

其动能的增加量为 ΔEk＝________ J。(结果保留三位有效数字)

(3)若测出纸带上所有各点到 O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度 v

及重物下落的高度 x，则以 v2为纵轴、x为横轴画出的图象是下图中的________。

答案　(1)N　(2)0.185　0.184　(3)C

解析　(1)所取终点的速度应该能由纸带上的数据求出，则可知应取图中 O

点到 N点来验证机械能守恒定律。

(2)从O点到 N点，重物重力势能的减少量为

ΔEp＝mgxON＝0.1×9.8×18.90×10－2 J≈0.185 J

其动能的增加量为 ΔEk＝mv＝×0.1×2 J≈0.184 J。

(3)由mgx＝mv2，得 v2＝2gx，可知 v2x图象为一过原点的倾斜直线，则 C正

确。

3．某学习小组欲利用气垫导轨做“弹簧劲度系数一定时探究弹簧弹性势能

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与弹簧形变长度的关系”实验，实验装置如图 1所示。主要实验步骤如下：

a．轻弹簧左端固定在导轨左端，右端紧靠质量 m＝0.4 kg 的滑块，但不拴

接。

b．用游标卡尺测量固定在滑块上遮光条的宽度d，其示数如图 2所示，则 d

＝________ mm。

c．打开气源，滑块放在导轨上，反复调节气垫导轨，推动滑块，依次通过

两个光电门，直至________________________，说明气垫导轨已经调至水平了。

d．向左推滑块使弹簧压缩x1＝1.00 cm，然后释放滑块，记下遮光条通过光

电门1的遮光时间 t1＝8.4×10－3 s，则滑块离开弹簧时的速度 v1＝________ m/s。

(结果保留两位有效数字)

e．多次改变弹簧的压缩长度 x，重复实验，分别记录遮光时间 t，获得多组

实验数据和对应的处理数据如下表，请在表格中填写对应的弹性势能 Ep。

x/cm 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

t/ms 8.40 4.19 2.79 2.09 1.69 1.39

mv2/J 0.05 0.20 0.45 0.81 1.24 1.83

Ep/J

请你在图 3中建立合适的坐标并画出能直观反映出弹性势能 Ep与弹簧形变

长度 x关系的图线。根据图线得出结论：__________________________________。

答案 b.4.2 c．遮光条通过两个光电门的遮光时间相等 d．0.50 　e．0.05

0.20　0.45　0.81　1.24　1.83　图见解析　在实验误差允许范围内，弹簧的弹性

势能与弹簧形变长度的平方成正比

解析 b．用游标卡尺测量固定在滑块上遮光条的宽度d，游标卡尺主尺读数

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《金版教程》高考总复习首选用卷·物理(旧高考)考点16　实验：探究动能定理验证机械能守恒定律　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　基础与经典题1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲。当小车在1条橡皮筋的作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条……完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次……实验中橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W……，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。(1)关于该实验，下列说法正确的是________。(填选项字母)A．打点计时器可以用干电池供电B．必须平衡摩擦力...

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