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第七章机械能及其守恒定律 9 实验 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 实验器材 实验器材 打点计时器 纸带 复写纸 重物 刻度尺 铁架台 带铁夹 学生电源等 夹子 打点计时器 纸带 重物 铁架台 4 选择合适的纸带 处理数据 3 更换纸带 重复几次 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 实验步骤 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 问题1 本实验要不要测量物体的质量 无需测量物体的质量 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 问题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第一个点时纸带刚开始下落 起始点 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 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm 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 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 mg h ekb 问题3 如何测量物体的瞬时速度 vb va at 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 思考 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 这种方法是根据机械能守恒定律得到的 而我们的目的就是验证机械能守恒定律 所以不能用 注意事项 4 实验用的纸带一般小于1m 从起始点开始大约能打出20个点左右 末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点 从这一个点向前数4 6个点当初位置的点 可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离 高度h 测量的误差 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 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 ek必定稍小于势能的
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