實驗《驗證機械能守恒定律》

1、驗證機械能守恒定律學習材料時間：2021.03.09創(chuàng)作：歐陽法教學目的：驗證機械能守恒定律實驗器材: 鐵架臺、鐵夾子、重錘、毫米刻度尺、紙帶、打點計 時器（若選用電磁打點計時器，還需要低壓交流電 源）實驗原理：在只有重力做功的自由落體運動中，重力 勢能和動能相互轉化，轉化過程中機械能守 恒，即重力勢能的減少量等于動能的增加量。 若物體由靜止下落的高度h時，其速度為v,則 iHQh = mv2有 2在實驗過程中，測出重錘由靜止下丄2落高度h時的速度v,算出gh是否等于戸，則可得出gh是否等于2-mv2若在實驗誤差允許范圍內二者相等，則機械能守恒定律得到驗證。實驗步驟：1、把打點計時器安裝在鐵架

2、臺上，并連接到電源 上。2、把重錘用夾子固定在紙帶的一端，紙帶的另一端 穿過計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘停 靠在打點計時器附近。3、先接通電源，后松開紙袋帶，讓重錘帶著紙帶自 由下落，打點計時器便在紙帶上打下一系列的點跡。4、重復3次，得到3條打上點的紙帶。5、從三條打上點的紙帶中挑選出點跡清晰且第一、 二點間的距離接近2mm的紙帶。6、在挑選出的紙帶中，記下第一個點的位置（），并 在紙帶上離（）點較遠的任意點開始，依次選取連續(xù) 的幾個點，并依次標上1、2、3、4、5,分別測出1、2、3、4、5各點到（）點的距離町、h2s hv h斗、 h5,并把記在下面表格中，這些距離分別是打下

3、1、2、3、4、5個點時重錘下落的高度。位置gh結論1237、利用勻變速直線運動在一段時間內的平均速度等于這段時間內中點時刻的速度的規(guī)律，應用公式2?。ù颂嶵二0.02s）,分別算出2、3、4各點對應得速度叫、叫、叫。8、計算2、3、4各點對應的必和空卞，并進行比較，從而得出噸九與是否相等。9、得出實驗結論。注意事項：1、鐵架臺上固定打點計時器的夾子不可伸出太長， 以防鐵架臺翻倒。2、打點計時器應夾緊在鐵架臺上，確保在實驗過程 中不會晃動。計時器的兩個限位孔必須在同一豎直線 上，以減少紙帶與限位孔間的摩擦阻力。3、打點前紙帶必須平直，不要卷曲，紙帶上端要用 手提著靜止，重錘應?？吭诖螯c計時器附

4、近。4、實驗時先通電源，讓打點計時器穩(wěn)定后才松開紙 帶5、選用紙帶時應盡量挑選第一、二點的距離接近 2mm的紙帶（因為自由落體運動的最初0.02s內下落5 = 1T2 = 1x9.8x 0.02% = 1.96m 的距離2、2）6、選取得各個計數點1、2、3離起始點應適當 遠些，以減小測量下落高度h時的相對誤差。7、實驗過程中不需要測重錘的質量m8、為減少阻力的影響，重物應選用密度大些的便于 夾緊紙帶的物體。誤差分析本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服 各種阻力（空氣阻力、打點計時器阻力）做功，故動能 的增加量力氏稍重力勢能的減少量4印，即AEk<A Ep,這屬于系統(tǒng)誤差.改進的辦法是

5、調整器材的安 裝，冬可能地減小阻力.本實驗的另一個誤差來源于長度的測量，屬 偶然誤差.減小誤差的辦法是測下落距離時都從（）點 量起，一次將各打點對應的下落高度測量完.或者多 次測量取平均值來減小誤差.（3）打點計時器產生的誤差 由于交流電周期的變化，引起打點時間間隔變化而產生誤差； 讀數點選擇不好，振動片振動不均勻，紙帶 放置方法不正確引起摩擦，均可造成實驗誤差.例：在驗證機械能守恒定律的實驗中，得到 如下圖所示的一條紙帶，（）點是紙帶上的第一個點， A、B、C、D是連續(xù)的四個點，A、B、C、D到（） 點的距離分別為 62.99cm、70.18cm、77.76cm、 85.73cmo實驗過程所

6、用電源頻率為50HZ,重錘質量 為lKg,當地重力加速度g=9.8 m/s2o從記錄（）點到記錄C點的過程中，重錘重力勢能 減少了多少？動能增加了多少？（保留三位有效數 字） 由可得到什么實驗結論?解：打點計時器的周期r = 7 = 50，S=0°2S()點到記錄C點，重錘的高度下降C點時重錘的瞬h=()C=77.76cm二().7776m ,重力bEp = mgh = 1 x9.8x0.7776$ = 7.62J扌丁 下V = 時速度C 2T 2TBD OD-OB °&73-0.7018% = 3& 彰2x0.02'，記錄o點時重錘速度v°

7、;=o,從記錄O點到記錄C點重瓦=-m Vc2 - - mK2 = - x 1 x 3.8882 J = 7.56 J 錘動能的增加量2 ' 22總結：在實驗誤差允許范圍內，遲=叫,故重錘在 下落過程中機械能守恒。實驗與練習：1、在以上例題中，從記錄B點到C點的過程中，重 錘的重力勢能減少了多少？動能增加了多少？2、在驗證機械能守恒定律的實驗中(1) 研究對象是自由落體運動的重物，除下列器材：鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、重錘、夾子、 導線外，還需要用下列器材(2) 挑選紙帶的原則是asb、(3) 做此實驗時，有同學按以下步驟進行 固定好打點計時器，將連有重物的紙帶穿過限位 孔，用手提住紙帶，讓手盡量靠近打點計時器。 松開紙帶、接通電源，開始打點，并如此重復多 次，得到幾條打上點的紙帶。 取下紙帶，挑選點跡清晰的紙帶，記下起始點（），在離（）點較近處選取幾個連續(xù)的計時點，測出各點距（）點的距離，即重物的下落高度。 計算記錄各點時重物的速度 用天平稱出物體的質量 計算出噸九與的值?？炊呤欠裣嗟?。在以上步驟中，多余的是錯誤的是（給予更正）2、b、C.3、如何從本實驗中推出重物下落過程中所受空氣阻力的大??？寫出相應公式。4、在處理紙