验证机械能守恒定律实验总结

1、 验证机械能守恒定律1.实验目的学会用打点计时器验证机械能守恒定律的实验方法和技能2.实验原理在物体自由下落的过程中，只有重力对物体做功，遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量。在实验误差范围内验证（必须初速度为零） 或 （v10）测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1，由公式vn=，或由vn=算出，如图所示。(注意单位用国际单位，看清计数点还是计时点，注意有无有效数字的要求)OONSnSn+1dn-1dn+13实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸片、直尺、导线、低压交流电源4.实验步骤

2、（1）按右上图装置把打点计时器固定在支架上，并将打点计时器接在46V的交流电源上. （如果用电火花打点计时器电压：220v交流电）（2）将大约0.5 m长的纸带用小夹子固定在重锤上后穿过打点计时器，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近（3）先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点.（4）换上新的纸带，重做几次上面的实验.5注意事项(1) 安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩 擦阻力(2) 实验时，必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源：让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点(3) 测量高度h时，应从起始点算起

3、，为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带不宜过长，有效长度可6080 cm(4) 因为是通过比较mv2/2和mgh是否相等验证机械能是否守恒，故不需要测量重锤的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。（5）本实验中因重物和纸带在下落的过程中要克服阻力做功，故动能的增加量Ek一定略小于重力势能的减少量，这是不可避免的，属于系统误差.（6）不用测量g,直接用g=9.8m/s2（7）我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。（8）选计数点时，相邻计数点间的距离要尽可能拉得开些，使求得的速度误差小些。

4、6 数据处理在已经打好的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上O，以后各点依次标上1, 2, 3, 用刻度尺测出对应下落高度、 ，计算各点对应的瞬时速度、，然后计算各点对应的势能减少量 mghn和动能增量mvn2/2 进行比较 计算时不需要测量出重锤质量m 这个实验也可以用纸带上任意两点，第N点和第N+M点，计算打N点和N+M点的瞬时速度V1、V2，量出第N点和第N+M点的距离h，重力势能减少量mgh和动能增量进行比较7 误差分析本实验把重锤带动纸带的下落作为自由落体运动处理，实际上由于存在摩擦阻力一定会使结果出现偏差 因为实际计算出来的速度vn应小于无其他阻力时对应于该点的速度，也就是说

5、最终结果应当出现动能增量mvn2 /2 略小于重力势能减小量mghn在计算任意一点的瞬时速度vn时，采用的方法是或的方法，而没有用vn=ngt的方法计算，也是出此考虑，如果用vn=ngt计算第n点速度，实际上是用理论的g值代替了实际上的加速度a, 且ag，则vn结果将会偏大，再者做这个实验时是先接通电源，再放手，可能造成纸带上记录的最初两点之间的时间间隔小于002 s 用vn=ngt计算时仍按002 s计算，也会使vn值偏大，无论怎样，使用vn=ngt计算瞬时速度都将使动能增量的计算值偏大典型例题例1“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行(1)比较这两种方案，_(选填“

6、甲”或“乙”)方案好些，理由_自由落体实验斜面小车实验验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律(2)如图是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T0.1 s物体运动的加速度a_；该纸带是采用_(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的，简要写出判断依据_(3)如图是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是 () AvNgnT BvNeq f(xnxn1,2T) CvNeq f(dn1dn1,2T) DvNg(n1)T例2：在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示.其中O

7、是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50 Hz.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm）（1）这五个数据中不符合有效数字读数要求的是（填A、B、C、D或E）点读数_.（2）纸带 连接重物（填左端或右端）（3）该同学用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒，OC距离用h来表示，他用vC=计算与C点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量，这种做法（填“对”或“不对”）_.（4）若O点到某计数点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为_.（5）若重锤质量m=2.0010-1 kg，重力加速

8、度g=9.80 m/s2，由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为_ J，而动能的增加量为_ J（均保留三位有效数字）.(6)两者不完全相同的原因 实验中需要的测量仪器是 （7）实验结论是 （8）如果仅仅是验证机械能是否守恒，实验中是否需要测出重物质量?_；因为_（9）根据纸带所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_ m/s2，物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为_ N(计算结果都要保留3位有效数字)，该阻力的来源主要有：_；_例3如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置。（g取9.80m/s2）某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点

9、到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线的斜率近似等于_。 A.19.6 B.9.80 C.4.90 D.2.25图线未过原点O的原因是_。例1答案：(1)甲该方案摩擦阻力小，误差小，操作方便(2)4.83 m/s2乙因为物体的加速度比g小得多(3)BC例2答案（1）B（2） 左端 （3）不对正确计算公式vc=（4）（5）0.380，0.376(6) 下落过程中,重物克服摩擦和空气阻力做功,部分机械能转化为内能；打点计时器,刻度尺（7）在误差允许范围内机械能守恒（8）不需要；如果只是验证，不需要知道动能和势能的具体数值,根据mg

10、h=mv2/2可消去m（9）9.75 0.0100，空气阻力；纸带和限位孔间的摩擦阻力说明：，mg-Ff=ma例3 答案B，该同学做实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的开关附录资料：不需要的可以自行删除液压缸焊接工艺规范 目的和适用范围本规范规定了液压缸焊接件的技术要求及检验规则。本规范适用于我公司所有液压缸焊接件的CO2/MAG气体保护焊及焊条手工电弧焊接。对有特殊要求的，可参照此规范或按相关技术协议执行。本规范引用如下标准 GB/T 985 气焊、手工电弧焊焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB/T 3323-2005 钢溶化焊对接接头射线照相和质量分级GB/T 6417.1-2

11、005 金属溶化焊焊缝缺陷分类及说明GB/T 8110 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T 12469-1990 焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级GB/T 15830-1995 钢制管道对接环焊用技术条件JB/T 6046 碳钢、低合金钢焊接构件缝超声波探伤方法和检验结果的分级JB/T 5943-1991 工程机械 焊接件通焊后热处理方法XYG8-10 抽样检查方法技术要求3.1. 液压缸焊接件的制造应符合经规定程序批准的产品图样及技术文件和本标准的规定3.2.CO2钢瓶的使用要求 常温（20 C50C）下瓶装液态CO2压力应在5MPa以上，瓶中压力小于1MPa时不得再继续使用

12、，不用时钢瓶应放完余气以备再次充装。3.3. 焊接件材料和焊接材料3.3.1 用于焊接件的材料钢号、规格尺寸等应符合图样要求，检验合格后方可使用。常用钢号为Q235、20、35、45、27SiMn。3.3.2 用于焊接的材料和焊接材料进厂时应按材料标准规定，检验合格后方可使用。3.3.3 焊接材料选用应按工艺技术文件的规定，凡技术文件中未明确规定焊条、焊丝型号时，焊条型号为E5016；焊丝型号为ER50-6，如需高强度焊丝时应选用HO8Mn2SiMoA.焊丝应符合GB/T 8110标准。3.3.4 焊条在施焊前必须烘干，烘干后的焊条在一天内使用，超过一天，必须重新烘干，烘干次数不得超过三次。3

13、.4 焊前要求3.4.1 全部零件须检验合格后，方可组装。3.4.2 组装焊接零件的焊缝坡口形式与尺寸及焊缝间隙应符合经规定程序批准的产品图样及技术文件。设计编制工艺要求符合GB/T 985的规定。3.4.3 CO2或混合保护气体焊前必须放水提纯。3.4.4 焊接前需将距焊缝边缘（不小于10mm）范围内焊接结构表面上的铁锈、油、油渍、尘土等杂物除净，并去除潮湿。焊丝、焊条无缺损及油污。3.4.5 液压缸用油管、芯管、缸体等过油腔体施焊前，必须对管内外表面进行酸洗、磷化或喷砂处理除锈。3.4.6 焊前预热处理凡公称尺寸200mm的45#钢材料必须进行焊道预热处理，预热温度为200C250C。特殊

14、要求除外。3.5 焊接要求3.5.1 定位焊采用的焊接规范应与正式焊接时相同3.5.2 首次采用焊接的新牌号钢材、新焊条、新焊丝的焊接工艺、新的焊接方法等，必须在正式施焊前做出工艺评定，评定合格后方能施焊。3.5.3 禁止在非焊缝区引弧，焊接工艺参数应符合工艺要求。3.5.4 在焊接过程中对粗糙度要求Ra3.2以上的表面应加以保护。3.5.5 对图样及工艺规程中焊接表示不明确的零件不得焊接，经技术部门相关人员解释后方可施焊。3.6 焊后要求3.6.1 焊后应去除焊瘤、焊渍、保证焊缝表面的平整，对于未清理焊缝的工件视为不合格品。3.6.2 没有特殊要求的焊缝不得打掉余高。3.6.3 除特殊部位需

15、要焊后低温热处理的零件按工艺要求参数焊后热处理，其余需要焊后热处理的焊接件应符合JB/T 6046标准。3.6.4 对有油口、接头座、油管、螺纹等的焊接件，应特别注意避免磕碰，按相应的防护工艺规范加以保护。3.6.5 焊接接头缺陷根据GB/T 6417.1-2005标准，将焊接缺陷分为六大类来判断：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷、其他缺陷。根据GB/T 3323-2005标准中，按缺陷的性质、缺陷的尺寸及数量将焊缝质量分为、共四级（质量依次降低），按规定我厂液压缸焊接件的焊缝质量等级为不低于级。3.6.6 液压缸常见焊接形式的焊缝收弧位置见表1的要求。3.6.7 外部形状缺陷应

16、符合表2的要求。3.6.8 焊缝的内部缺陷应符合表3的要求。3.6.9 有密封性要求的液压缸零件焊缝，不得有渗漏。3.6.10 焊后按要求打上焊工的印记。检验规则4.1 焊接件的质量应按图样、工艺文件及本标准进行检验。4.2 焊缝的外部几何形状用量具或样板逐件检验，焊缝收弧位置应符合表1的规定，外部形状缺陷应按表2逐件进行检验。4.3 焊缝的内部缺陷按XYG8-10抽样检查方法进行抽样检验，应符合表3的规定。4.4 密封检验、探伤及机械性能检验按图样、相关技术文件或定货技术要求中的规定进行。4.5 规定公称尺寸200mm的缸筒、法兰及活塞杆上环形焊缝按工艺要求检查表面产生的气孔、裂纹，可用表面

17、着色法检验。4.6 规定公称尺寸200mm的缸筒、法兰及活塞杆上环形焊缝按工艺要检查内部的气孔、裂纹、固体夹渣、未熔合和未焊透缺陷，可用超声波探伤检查，探伤长度不小于焊缝全长的30%，当发现缺陷时应加大透视长度，以及全部焊缝进行透视。4.7 凡评定为不合格的焊缝，须经技术质量部门的同意后方可返修，同一焊缝最多返修次数不多于两次。表1 液压缸常见焊接形式的焊缝收弧位置序号项目简图说明1缸底轴测图：类似起重机支腿缸、伸臂缸焊平缸底，外部有油管等小件的工件，缸底焊缝收弧位置如左图，在油管或接头下方附近偏15度左右的位置处收弧类似起重机变幅液压缸的带销轴孔的缸底，收弧点与油杯位置方向保持一致；若无油杯

18、；收弧位置如左图在销轴孔的垂直方向。类似左图焊轴座无油管结构的缸筒，收弧点如图所示保持一致。2轴座3耳环类似起重机变幅缸活塞杆耳环焊接焊缝收弧点与油杯位置方向保持相反；若无油杯，收弧位置如左图在销轴孔的垂直方向。4法兰液压缸缸筒上焊法兰，收弧位置如左图，法兰两侧焊缝收弧位置保持一致。序号项目简图说明5油管液压缸缸筒上油管收弧位置如左图，在油管下方难点处，便于一次引弧、熄弧6接头座液压缸缸筒上接头座收弧位置如左图，在接头内侧或在油管下方难点处，便于一次引弧、熄弧。7阀座液压缸缸筒上阀座收弧位置如左图。表2 焊缝外部形状缺陷 单位为毫米 序号项目简图允许缺陷1余高hV型焊缝（d为缸径）：d100 0h1.5100d200 0.5h1.5d200 1h1.5角焊缝：h32未焊满及凹坑qq0