实验：验证机械能守恒定律

复习回顾 机械能守恒定律1、内容： 2、表达式： 3、适用条件： 4、解题一般步骤：

【实验目的】

验证机械能守恒定律。

【实验原理】

在自由落体运动中，若物体下落 高度h 时的速度为v ,则由机械能守 恒定律可知：

h

mgh =

1 2

mv

2

v

实 验 实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重 器 物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、学生电源 材 等。 纸带 打点计时器

铁架台

?

重物

三 、 实 验 步 骤

1、 将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的 一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点 计时器的限位孔。 2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附 近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物 自由下落。 3、更换纸带，重复几次。 4、选择合适的纸带，处理数据。

问 题 1

本实验要不要测量物体的质量？0 1

1 mgh = 2 mv 2h

1 2 gh = 2 v 12 3

无需测量物体的质量4

2 3

5

4 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。6 7

?

5

8 9

6

10

问 题 起始点 2h

1 2 gh = 2 v1

2 纸带上的第一个点为计时起点0 (起始点的 速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下 3 ? 第一个点时纸带刚开始下落)。 4 对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第 一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？ 5

0 1 2 3

h

4 5 6

7

x1 2 2mm

8 9

6

纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。10

思 考

可以回避起始点吗(即处理纸带时可以不 用到起始点吗)?AΔh

B

我们可以选取A、B两点，比较它们的机械 能EA和EB。若以点B为0 势能点，则有： EKA+mgΔh=EKB

问 题 3

如何测量物体的瞬时速度?

做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度， 等于相邻两点间的平均速度。

v中时

x v 2T

思 考 速度能不能用 v = 2gh或v=gt计算？

这种方法认为加速度为g ,由于各种摩擦阻 力不可避免，所以实际加速度必将小于g, 这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用 机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。

数 据 记 录

0 1

测量点n 高度hn /m 速度vn /m/s ? 势能EP /J

1

2 h

3 12

4

5

6

2 3 4

3

5

45

动能EK /J

可不可以 用图象处 理数据?7 8 9 10

6

6

图 象 法 处 理 数 据

1 2 gh = 2 v1 2 2 v

为什么图 象通过原 点？0

该图象的 斜率表示 什么？ h

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、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密 度可以减小体积，可使空气阻力减小。

3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直 线的纸带。 4、计数点距起点远一

些

误 差 分 析

1.偶然误差 测量长度时会带来误差 2.系统误差 实验中重物和纸袋下落过程中要克服阻 力(主要是打点计时器的阻力)做功， 故动能的增加量必定稍小于势能的减少 量。

验证机械能守恒定律实验步骤1、组装实验装置 2、释放重锤记录运动情况 3、选择纸带、选点并测量 4、计算vn及对应动能

操作事项1、安装要竖直 2、先通电再释放 3、先断电再取纸带 4、计数点距起点远一些

1 2 5、比较 mvn 和mghn 2是否相等