7.9实验报告：验证机械能守恒定律

实验：验证机械能守恒定律 班级 姓名 学号 一、实验目的： 利用自由落体运动验证机械能守恒定律 。二、实验原理：1、机械能守恒定律的内容是： 。 在本实验中，选择物体作自由落体运动来验证机械能守恒的理由是： 。2、如图所示为实验装置图，借助打点计时器打出的纸带（如下图所示），可以测出物体自由下落的 和 。打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度。即vn=3、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互相转化，但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律0123n-1nn+1=S1S2S3SnSn+1hn-1hn+1三、实验器材：四 、实验步骤和数据处理1按上图装配器材，接好电路2打纸带：将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用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做35次实验3选纸带：分两种情况说明用验证 这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。由于第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹清晰且第1、2两点间的距离接近2mm的纸带。用验证 这是回避起始点的人为不确定性，在纸带上选择后面清晰的任两点验证机械能守恒定律的方法。由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点A为基准点，只要计算出到后面任一点B过程中的势能减少量和动能增量就可以了。这样，纸带上打出起始点0后的第一个0.02s内的位移是否接近2mm，以及第一个点是否清晰也就无关紧要了。 本次实验我们采用第二种方案。4数据记录和处理：(富阳地区重力加速度为：9.793m/s2) 第二种方法（取清晰区域A点，其后再取若干点B1、B2、B3、B4、B5）各个点AB1B2 B3B4B5下落的高度hn/m/瞬时速度vn/ms-1/势能减少量mghn/动能增加量/结论五 、实验注意事项和简要误差分析：1、组装实验装置时要注意什么问题？2、从减少无误差的角度看，应该选择什么样的物体自由落体运动？4、实验时，手通过纸带提着重物释放，此操作有何要求？3、高度的测量要注意什么问题？4、如何计算瞬时速度？（、vn=哪种方法是正确的？）5、你认为本实验中的偶然误差和系统误差主要来源于哪些方面？六、课后练习1在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中要用工具测量和通过计算得到的有()A重锤的质量B重力加速度C重锤下落的高度D与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度2在“验证机械能守恒定律”的实验中(1)实验的研究对象是_(2)供选择的重物有以下四个应选择()A质量为200g的钩码B质量为10g的砝码C质量为200g的木球D质量为10g的塑料球(3)给电磁打点计时器提供的电源如下，应选择()A4节干电池B3节蓄电池C学生电源4V6V，交流输出D学生电源4V6V，直流输出3在验证机械能守恒定律的实验中（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_.A.打点计时器（包括纸带）； B.重物； C.天平；D.毫米刻度尺； E.秒表； F.运动小车.（2）打点计时器的安装放置要求为 ；开始打点计时的时候，应先 ，然后_.（3）实验中产生系统误差的原因主要是 ，使重物获得的动能往往_。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择_.（4）如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的(v2/2)-h图线是_ ，该线的斜率等于_.（5）释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是 （填“甲”、“乙”或“丙”）4用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出相关的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴，画出的图象应是下图中的哪一个？其斜率又表示什么？红外线金属球发射器接收器h时间显示器5在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验。此方案验证机械能守恒定律方便快捷。（1） 在处理数据时，计算小球下落h高度时速度v的表达式为 ；（2） 为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象？ ；Ah-t图象 Bh-图象 Ch-t图象 Dh-图象6在利用电火花计时器验证机械能守恒的实验中，如果纸带上前面几点比较密集，不够清晰，可舍去前面比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证。如图所示，取O点为起始点，各点的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为50Hz，若重锤的质量为m，g=9.80m/s2。当计时器打A点时重锤下落的速度是 m/s；这时它的动能是_J。 当计时器打F点时重锤下落的速度是 m/s；这时它的动能是