驗證機械能守恒定律實驗總結(jié)

1、驗證機械能守恒定律1.實驗目的學會用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗方法和技能2.實驗原理在物體自由下落的過程中，只有重力對物體做功，遵守機械能守恒定律，即重力勢能的減少量等于動能的增加量。在實驗誤差范圍內(nèi)驗證（必須初速度為零） 或 （v10）測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點的相鄰前、后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離sn和sn+1，由公式vn=，或由vn=算出，如圖所示。(注意單位用國際單位，看清計數(shù)點還是計時點，注意有無有效數(shù)字的要求)ONSnSn+1dn-1dn+13實驗器材鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時器、重錘(帶紙帶夾子)、紙帶、復寫紙片、直尺、導線、低壓交流電源4.實驗步驟（1

2、）按右上圖裝置把打點計時器固定在支架上，并將打點計時器接在46V的交流電源上. （如果用電火花打點計時器電壓：220v交流電）（2）將大約0.5 m長的紙帶用小夾子固定在重錘上后穿過打點計時器，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近（3）先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列的點.（4）換上新的紙帶，重做幾次上面的實驗.5注意事項(1) 安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩 擦阻力(2) 實驗時，必須保持提起的紙帶豎直，手不動，待接通電源：讓打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第一點是一個清晰的點(3) 測量高度h時，應從起始點算起，為

3、減小h的相對誤差，選取的計數(shù)點要離起始點遠些，紙帶不宜過長，有效長度可6080 cm(4) 因為是通過比較mv2/2和mgh是否相等驗證機械能是否守恒，故不需要測量重錘的質(zhì)量如果實驗要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。（5）本實驗中因重物和紙帶在下落的過程中要克服阻力做功，故動能的增加量Ek一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差.（6）不用測量g,直接用g=9.8m/s2（7）我們要求重物作自由落體運動，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對實驗的影響，應采用密度較大的重物。（8）選計數(shù)點時，相鄰計數(shù)點間的距離要盡可能拉得開些，使求得的速度誤差小些。6

4、數(shù)據(jù)處理在已經(jīng)打好的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標上O，以后各點依次標上1, 2, 3, 用刻度尺測出對應下落高度、 ，計算各點對應的瞬時速度、，然后計算各點對應的勢能減少量 mghn和動能增量mvn2/2 進行比較 計算時不需要測量出重錘質(zhì)量m 這個實驗也可以用紙帶上任意兩點，第N點和第N+M點，計算打N點和N+M點的瞬時速度V1、V2，量出第N點和第N+M點的距離h，重力勢能減少量mgh和動能增量進行比較7 誤差分析本實驗把重錘帶動紙帶的下落作為自由落體運動處理，實際上由于存在摩擦阻力一定會使結(jié)果出現(xiàn)偏差 因為實際計算出來的速度vn應小于無其他阻力時對應于該點的速度，也就是說最終

5、結(jié)果應當出現(xiàn)動能增量mvn2 /2 略小于重力勢能減小量mghn在計算任意一點的瞬時速度vn時，采用的方法是或的方法，而沒有用vn=n·gt的方法計算，也是出此考慮，如果用vn=n·gt計算第n點速度，實際上是用理論的g值代替了實際上的加速度a, 且ag，則vn結(jié)果將會偏大，再者做這個實驗時是先接通電源，再放手，可能造成紙帶上記錄的最初兩點之間的時間間隔小于002 s 用vn=n·gt計算時仍按002 s計算，也會使vn值偏大，無論怎樣，使用vn=n·gt計算瞬時速度都將使動能增量的計算值偏大典型例題例1“驗證機械能守恒定律”的實驗可以采用如圖所示的甲或

6、乙方案來進行(1)比較這兩種方案，_(選填“甲”或“乙”)方案好些，理由_自由落體實驗斜面小車實驗驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律(2)如圖是該實驗中得到的一條紙帶，測得每兩個計數(shù)點間的距離如圖中所示，已知每兩個計數(shù)點之間的時間間隔T0.1 s物體運動的加速度a_；該紙帶是采用_(選填“甲”或“乙”)實驗方案得到的，簡要寫出判斷依據(jù)_(3)如圖是采用甲方案時得到的一條紙帶，在計算圖中N點速度時，幾位同學分別用下列不同的方法進行，其中正確的是 () AvNgnT BvN CvN DvNg(n1)T例2：在用重錘下落來驗證機械能守恒時，某同學按照正確的操作選得紙帶如圖所示.其中O是起始點，A、

7、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的5個點，打點頻率為50 Hz.該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C、D、E各點的距離，并記錄在圖中（單位：cm）（1）這五個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是（填A、B、C、D或E）點讀數(shù)_.（2）紙帶 連接重物（填左端或右端）（3）該同學用重錘在OC段的運動來驗證機械能守恒，OC距離用h來表示，他用vC=計算與C點對應的重錘的瞬時速度，得到動能的增加量，這種做法（填“對”或“不對”）_.（4）若O點到某計數(shù)點的距離用h表示，重力加速度為g，該點對應重錘的瞬時速度為v，則實驗中要驗證的等式為_.（5）若重錘質(zhì)量m=2.00×10-1 kg，重力加速度

8、g=9.80 m/s2，由圖中給出的數(shù)據(jù)，可得出從O點到打下D點，重錘重力勢能的減少量為_ J，而動能的增加量為_ J（均保留三位有效數(shù)字）.(6)兩者不完全相同的原因 實驗中需要的測量儀器是 （7）實驗結(jié)論是 （8）如果僅僅是驗證機械能是否守恒，實驗中是否需要測出重物質(zhì)量?_；因為_（9）根據(jù)紙帶所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實際下落的加速度為_ m/s2，物體在從A到B下落的過程中所受到的平均阻力為_ N(計算結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字)，該阻力的來源主要有：_；_例3如圖所示，是用落體法驗證機械能守恒定律的實驗裝置。（g取9.80m/s2）某同學利用他自己實驗時打出的紙帶，測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出了如圖的圖線。圖線的斜率近似等于_。圖線未過原點O的原因是_。例1答案：(1)甲該方案摩擦阻力小，誤差小，操作方便(2)4.83 m/s2乙因為物體的加速度比g小得多(3)BC例2答案（1）B（2） 左端 （3）不對正確計算公式vc=（4）（5）0.380，0.376(6) 下落過程中,重物克服摩擦和空氣阻力做功,部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；打點計時器,刻度尺（