实验：验证机械能守恒定律

1、实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律 2.2.能正确进行实验操作，并能根据实验数据的分能正确进行实验操作，并能根据实验数据的分 析，从中得出实验结论。析，从中得出实验结论。 1. 1.理解验证机械能守恒定律的实验原理。理解验证机械能守恒定律的实验原理。 3.3.能定性地分析实验产生误差的原因，并会采取相能定性地分析实验产生误差的原因，并会采取相 应的措施减小实验误差。应的措施减小实验误差。 1.1.什么是机械能守恒？什么是机械能守恒？复习回顾复习回顾2.2.机械能守恒的条件是什么？机械能守恒的条件是什么？3.3.做自由落体运动的物体，机械能守恒吗？做自由落体运动的物体，机械能守恒吗

2、？P1k1P2k2EEEE只有重力做功或弹簧弹力做功。只有重力做功或弹簧弹力做功。只有重力做功，机械能守恒。只有重力做功，机械能守恒。实验目的实验目的: :验证物体做自由落体运动过程中机械能守恒。验证物体做自由落体运动过程中机械能守恒。 实验原理：实验原理：采用右图的实验装置，物体在采用右图的实验装置，物体在自由下落时，若不考虑空气的自由下落时，若不考虑空气的阻力和纸带的摩擦力，物体机阻力和纸带的摩擦力，物体机械能守恒。械能守恒。 若以重物下落的起始点若以重物下落的起始点O O为基准，为基准，测出物体自起始点测出物体自起始点O O下落距离下落距离h h时的时的速度为速度为v v，在误差允许范围

3、内，在误差允许范围内21mvmgh02重物机械能守恒。重物机械能守恒。 若以重物下落过程中的某一点若以重物下落过程中的某一点A A为基准，测出为基准，测出A A点的点的速度速度v vA A，再测出物体由，再测出物体由A A点下落点下落h h后经过后经过B B点的速度点的速度v vB B，在误差允许范围内在误差允许范围内22BA11mvmvmg h22重物机械能守恒。重物机械能守恒。即即21vgh02即即22BA11vvg h22 实验器材：实验器材： 铁架台（带铁夹）、打铁架台（带铁夹）、打点计时器、重物（带纸带夹点计时器、重物（带纸带夹子）、几条纸带、复写纸片、子）、几条纸带、复写纸片、导线

4、、直尺、学生电源导线、直尺、学生电源 实验步骤：实验步骤：1.1.把打点计时器竖直地固定在铁架台上，打点计时器的把打点计时器竖直地固定在铁架台上，打点计时器的两根导线接在低压交流电源上。两根导线接在低压交流电源上。2.2.将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器，手提将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器，手提着纸带使重物靠近打点计时器。着纸带使重物靠近打点计时器。 3.3.先先接通电源，接通电源，再再释放纸带让重物自由下落。释放纸带让重物自由下落。 4.4.换几条纸带，重复上述步骤。换几条纸带，重复上述步骤。实验注意事项：实验注意事项：1.1.为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的为了

5、减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的 重物。重物。2.2.实验中打点计时器安装时，两纸带限位孔必须在实验中打点计时器安装时，两纸带限位孔必须在 同一竖直线上，以减少摩擦力。同一竖直线上，以减少摩擦力。3.3.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正 常后才松开纸带让重物下落。常后才松开纸带让重物下落。数据处理：数据处理：方法一：方法一： 在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起起始点始点标上标上0 0 ，以后各依次标上，以后各依次标上1 1、2 2、3.3.用刻度尺测出用刻度尺测出对应高度对应高度h h

6、1 1、h h2 2、h h3 30 01 12 23 34 45 56 67 7h h1 1h h2 2h h3 3h h4 4h h5 5h h6 6h h7 7由由n 1n 1nhhv2T可解得可解得 v v2 2、v v3 3、v v4 4、v v5 5、v v6 621mvmgh2在误差允许范围内，当重物满足在误差允许范围内，当重物满足时，重物机械能守恒时，重物机械能守恒即：即：2nn1vgh2方法二：方法二： 在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，依次在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，依次取若干个连续的点，并标记为取若干个连续的点，并标记为0 0、1 1、2 2、3.3.以

7、某一点以某一点为计算重力势能的参考点，用刻度尺测出各点到参考点为计算重力势能的参考点，用刻度尺测出各点到参考点的距离的距离h h1 1、h h2 2、h h3 30 0 1 1 2 23 34 45 56 67 78 8h h1 1h h2 2h h3 3h h4 4h h5 5h h6 6h h7 7h8由由n 1n 1nhhv2T可解得可解得 v v2 2、v v3 3、v v4 4、v v5 5、v v6 6、v v7 7 当重物满足当重物满足22nmnm11mvmvmg hh22即即22nmnm11vvg hh22重物机械能守恒重物机械能守恒误差分析误差分析 因重物下落中要克服阻力做功

8、，因重物下落中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力实验中动能增加量必定稍小于重力势能减少量。势能减少量。1.1.在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，需直接测的实验中，需直接测量的物理量是量的物理量是 ( )( )A A重物的质量重物的质量B B重力加速度重力加速度C C重物下落的高度重物下落的高度D D与下落高度对应的重物的瞬时速度与下落高度对应的重物的瞬时速度C C2.2.在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，下列操作正确的实验中，下列操作正确的是（的是（ ）A A先释放重物，后接通电源先释放重物，后接通电源B B用秒表测量重物下落的时间用秒表测量

9、重物下落的时间C C打完一条纸带后，立即切断电源打完一条纸带后，立即切断电源D D每打完一条纸带，活动复写纸位置每打完一条纸带，活动复写纸位置CDCD3. 3. 在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正的实验中，下列叙述正确的是（确的是（ ）A.A.安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上上B. B. 实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源通电源C. C. 若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证面清

10、晰的点进行验证D. D. 测量重物下落高度必须从起始点算起测量重物下落高度必须从起始点算起ACDACD4. 4. 在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，由于打点计时的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果（阻力，这样会导致实验结果（ ）C .C .21mghmv221mghmv2A .A .21mghmv2B .B .D .D .以上均有可能以上均有可能A A5. 5. 在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，质量的实验中，质量m m1kg1kg的物的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为隔为0.04s0.04s。那么从打点计时器打下起点。那么从打点计时器打下起点O O到打下到打下B B点的过程点的过程中，物体重力势能的减少量中，物体重力势能的减少量E Ep p_J_J，此过程中物体动，此过程中物体动能的增加量能的增加量E Ek k=_ J=_ J。由此可得到的结论是。由此可得到的结论是: :_ 。(g=9.8 m/s(g=9.8 m/s2 2，保留三位有效数字），保留三位有效数字）2.282.282.262.26范围内，