实验验证机械能守恒定律

实验验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律。

【实验目的】

如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速度为V，则势能减少mgh，动能增加，故有

在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。【实验原理】mgh＝

利用打点计时器打出的纸带，测出重物下落的高度h，利用时间t内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度，算出对应时刻的瞬时速度V，即可验证机械能是否守恒。hV

铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、电源。

【实验器材】【实验内容】1、步骤

(1)如图所示，把打点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。

(2)将纸带穿过电火花记时器或打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸带。

(3)先接通电源，松开纸带，让重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。

电火花计时器纸带夹子重物(4)重复几次，得到3～5条纸带。

(5)在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点1、2、3……，并用刻度尺依次测出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、……时下落的高度h1、h2、h3……。

(6)应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法

，计算出各点对应的瞬时速度V1、V2、V3……。

(7)把得到的数据真入表格里，计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能mV2/2，并比较是否跟理论一致。计算时g取当地的数值。演示大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流2、记录及数据处理g＝9.8m/s2，T＝0.02s。AOEDCBh3(OD)h1(OB)h2(OC)

ΔEp1＝mgh1ΔEp2＝mgh2ΔEp3＝mgh3

S1(AB)S2(BC)S3(CD)S4(DE)

3、结论：(1)安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少重物带动纸带下落过程受到的阻力。(2)实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落。(3)测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，可减少物体下落距离h的测量误差。纸带不宜过长，约40㎝即可。因重物自由下落时的加速度较大，每两个计数点间的时间间隔不一定取连打5个点的时间为计时单位。【注意事项】(4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需测物体的质量m。(5)实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。(6)纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的小点。(7)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近2mm。(1)由于测量长度带来的误差属偶然误差，减小的办法一是测距离时都从起点O量起，二是多测几次取平均值。(2)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔEK必定稍小于势能的减少量ΔEP，这是属于系统误差。【误差分析】【实验练习】1、在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是[]A．应用天平称出重物的质量。B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。C．操作时应先放纸带，后接通电源。D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上。答案：B2、在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实验中，下列说法正确的是[]A．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带B．必须用天平称量所用重锤的质量C．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算D．本实验的系统误差，总是使重力势能的减少量大于动能的增加量答案：AD3、在“验证机械能守恒定律”的实验中：需直接测量的物理量是____________________；间接测量的物理量是____________________。参考答案：重锤下落的高度h 重锤运动的速度V4、在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证重锤下落时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．用天平称出重锤的质量