实验验证机械能守恒定律

7.9实验：验证机械能守恒定律华中师范大学物理科学与技术学院程军制作机械能守恒定律的内容是什么？在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。这就是机械能守恒定律。验证机械能守恒定律。【实验目的】问题1：机械能守恒定律的适用条件是什么？只有重力或弹力做功。问题2：要验证机械能守恒定律应该创设一个什么样的情景？创设的情景应该满足守恒条件：只有重力或者弹力做功。问题3：在之前学过的运动中，哪种形式的运动既简单又符合机械能守恒定律的条件？

自由落体运动中物体只受重力，符合条件。实验分析物体做自由落体运动，只有

力做功，物体的

能和

能相互转化，但总的机械能不变。假设物体下落高度h时，具有的瞬时速度为v，则有

。重重力势动验证机械能守恒定律，即验证实验方法问题1：本实验需要哪些器材？ ①电火花计时器②重物 ③纸带④铁架台（含铁夹） ⑤刻度尺问题2：阅读教材中实验方法部分，如何草拟实验步骤？ ①按照教材上装置安装好打点计时器。 ②将纸带穿过计时器，下端连接重物。 ③先接通电源后释放纸带。 ④更换纸带，重复以上步骤，以获得比较好的数据。 ⑤选择纸带，处理实验数据。实验方法问题3：在这个实验中，需不需要测量重物的质量？ 不需要测量重物的质量。实验方法问题4：教材上“纸带上某两点的距离等于重物下落的高度”中的某两点如何选取？ 可以从开头选取，也可以任意选取。问题5：选取纸带的原则是什么? 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm，打出来的点清晰。实验方法问题5：重物的速度怎么测量？利用匀变速直线运动的规律可以用AC段的平均速度代表B的瞬时速度。如图所示，A、B、C是纸带上相邻的三个点，纸带的加速度是a，所以A、C两点之间的距离可以表示为：实验方法A、C段的平均速度为：另一方面，夹子打点计时器纸带重物？铁架台实验装置【实验内容】(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。【实验内容】(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，约40㎝即可，可减少物体下落距离h的测量误差。【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。【注意事项】

思考探究：如果某同学打出的纸带不小心遗失了前面的一小段，应该如何处理？【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，总是使动能的增加量小于重力势能的减少量答案：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____________________。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B．把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器的限位孔，把重锤提升到一定的高度C．接通电源，释放纸带D．用秒表测出重锤下落的时间答案：AD5、在《验证机械能守恒定律》的实验中，打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g＝9.80m/s2。实验选用重锤质量为m(kg)，从所打纸带中选择一条合适的纸带，此纸带第1、2点间的距离应接近

。纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如图所示，则重锤从O运动到C，重力势能减少____