1、實驗：驗證機械能守恒定律1. 實驗?zāi)康模候炞C機械能守恒定律2. 實驗原理：在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒。設(shè)某時 刻物體的瞬時速度為 V,下落高度為h,則有：mgh= mV/2。故可利用打點計時器測出重物下落時某時刻的 瞬時速度及下落的高度，即可驗證機械能是否守恒。3. 實驗器材： 打點計時器、刻度尺 、電源、紙帶、復(fù)寫紙片、重物、帶有鐵夾臺、導(dǎo)線兩根4. 實驗步驟：（1）如右圖所示，將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過打點計時器；用手握著紙帶，讓重物靜止地靠近打點計時器，然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下，紙帶上打下一系列小點。更換紙帶，用同

2、樣的方法再打幾條以備選用.從幾條打下點的紙帶中挑選第一、二點間距離接近2mm且點跡清楚的低帶進行測量，測出一系列各計數(shù)點到第一個點的距離d1、d2，據(jù)公式E 氣仏，計算物體在打下點1、2時的即時速度V1、V 計算相應(yīng)的動能的增加值。IT用刻度尺測量紙帶從點 O到點1、2之間的距離 h1、h2，計算 出相應(yīng)減少的重力勢能。計算各點對應(yīng)的勢能減少量 mgh以及增加的動能mV/2 ,并進行比較。例1:在驗證機械能守恒定律的實驗中，得到了一條如圖2-9-2所示的紙帶，紙帶上的點記錄了物體在不同時刻的位置，當(dāng)打點計時器打點 4時，物體的動能增加的表達式Ek=物體重力勢能減小的表達式為 Ep=，實驗中是通

3、過比較 來驗證機械能守恒定律的（設(shè)交流電周期為 T）。1 ( D 5 -D 3)2( 2T )2與gD4是否相等解答： Ek = 1 m(D5 -D 3) 2; Ep =mgD422T例2:關(guān)于驗證機械能守恒定律的下列說法中正確的是：A、選用重物時，重的比輕的好；B、選用重物時，體積小的比大的好；C選定重物后，要稱出它的質(zhì)量；D重物所受的重力，應(yīng)選大于它受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力。解答：在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒，本實驗應(yīng)選重物的重力遠大于它受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力。即選擇質(zhì)量又大體積又小的物體故D正確例3:做驗證機械

4、能守恒定律的實驗中，紙帶上打出的點如圖2-9-3所示，若重物的質(zhì)量為 m千克，圖中點P為打點計時器打出的第一個點，則從起點P到打下點B的過程中，重物的重力勢能的減小量2 Ep=J，重物的動能的增加量 Ek=_L 。（打點計時器的打點周期為0.02s , g=9.8m/s ,小數(shù)點后面保留兩位）5 017.06C單位g cm2-9-3解答：0.49m0.48m5. 操作注意：打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到 的阻力作用。必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。測量下落高度時，必須從起始點算起，不能搞錯，為了減小測量h值的

5、相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點遠一些，紙帶也不易過長，有效長度可在60cm-800cm之內(nèi)。例5 .下面列出一些實驗步驟A. 用天平測出重物和夾子的質(zhì)量；B. 將重物系在夾子上；C. 將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子。再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點 計時器；D. 打點計時器接在學(xué)生電源交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V （電源不接通、交流）；E打點計時器固定放在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上；F. 在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數(shù)據(jù)；G. 用秒表測出重物下落的時間；H. 接通電源待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶；I .切斷電源；J .更換紙帶，重新進行兩次；K

6、.在三條紙帶中選出較好的一條；L .進行計算，得出結(jié)論，完成實驗報告；M拆下導(dǎo)線，整理器材。以上步驟，不必要的有 ，正確步驟的合理順序是 解答 A G EDBCHIJIMKL6. 誤差分析：本實驗的誤差主要來源于紙帶數(shù)據(jù)的處理上，及點與點測量的讀數(shù)上的誤差和各種阻力產(chǎn)生的誤差.還有注意必須先接通電源后放開紙帶.實際上重物和紙帶下落過中要克服阻力做功，所以動能的增加量要小于勢能的減少量。在驗證機械能守恒的定律時，如果以二 為縱軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的二 一h圖線應(yīng)是過原點的直線,丄W才能驗證機械能守恒，一 一h圖的斜率等于g的數(shù)值2-9-4例4:在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學(xué)按照正確 的操

7、作選得紙帶如圖 2-9-4。其中O是起始點，A B C是打點計 時器連續(xù)打下的3個點.該同學(xué)用毫米刻度尺測量O到A、B C各點的距離，并記錄在圖中（單位cm）。這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是 ,應(yīng)記作cm。該同學(xué)用重錘在 0B段的運動來驗證機械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s 2,他用AC段的平均速度作為跟 B 點對應(yīng)的物體的即時速度，則該段重錘重力勢能的減少量為，而動能的增加量為,（均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用 m表示）.這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量 動能的增加量，原因是 。另一位同學(xué)根據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在0B段的運動來驗證機械能守恒，不過他數(shù)了一下：從打點計時器打下的第一個點0數(shù)起，圖中的B是打點計時器打下的第 9個點。因此他用 VB=gt計算跟B點對應(yīng)的物體的即時速度，得到動能的增加量為 ，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量動能的增加