實驗：驗證機(jī)械能守恒定律

1、電火花計時器紙帶夾子重物驗證機(jī)械能守恒定律。 如果忽略空氣的阻力，這時物體的機(jī)械能守恒，即重力勢能的減少等于動能的增加。設(shè)物體的質(zhì)量為m，下落距離為h時物體的瞬時速度為V，則勢能減少mgh，動能增加，故有 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動中，物體的重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。21mv2mgh 利用打點計時器打出的紙帶，測出重物下落的高度h，利用時間t內(nèi)的平均速度等于該段時間中點時刻的瞬時速度，算出對應(yīng)時刻的瞬時速度V，即可驗證機(jī)械能是否守恒。hV 鐵架臺（帶鐵夾）、電火花計時器或打點計時器、直尺、重錘、紙帶、復(fù)寫紙片、導(dǎo)線、電源。 1、步驟 (1)如圖所示，把打點計時器豎直地固定

2、在置于桌邊的鐵架臺上，將打點計時器與電源連接好。 (2)將紙帶穿過電火花記時器或打點計時器的限位孔，并把紙帶的一端固定在重物上，使重物?？吭诖螯c計時器的地方，先用手提著紙帶。 (3)先接通電源，松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落，計時器就在紙帶上打下一列小點。 電火花計時器紙帶夾子重物 (4)重復(fù)幾次，得到35條紙帶。 (5)在打好點的紙帶中挑選“點跡清楚且第一、二兩點間距離約為2mm”的一條紙帶，記下第一個點的位置O，并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個連續(xù)的點1、2、3，并用刻度尺依次測出各點到位置O的距離，這些距離就是物體運(yùn)動到點1、2、3、時下落的高度h1、h2、h3。 (6)應(yīng)用平均速度

3、就是中間時刻的瞬時速度的方法 ，計算出各點對應(yīng)的瞬時速度V1、V2、V3。 (7)把得到的數(shù)據(jù)真入表格里，計算各點對應(yīng)的勢能減少量mgh，以及增加的動能mV2/2，并比較是否跟理論一致。計算時g取當(dāng)?shù)氐臄?shù)值。演示2、記錄及數(shù)據(jù)處理g9.8m/s2，T0.02s 。AOEDCBh3(OD)h1(OB)h2(OC) Ep1mgh1Ep2mgh2Ep3mgh3 121ssv2T+=232ssv2T+=343ssv2T+=2k111Emv2D=2k221Emv2D=2k331Emv2D=S1(AB)S2(BC)S3(CD)S4(DE) 3、結(jié)論：(1)安裝計時器時豎直架穩(wěn)，計時器的兩限位孔必須在同安裝

4、計時器時豎直架穩(wěn)，計時器的兩限位孔必須在同一豎直線上，以減少重物帶動紙帶下落過程受到的阻力。一豎直線上，以減少重物帶動紙帶下落過程受到的阻力。 (2)實驗時必須先接通電源，然后松開紙帶讓重物下落。實驗時必須先接通電源，然后松開紙帶讓重物下落。 (3)測量下落高度時，必須從起始點算起。選取的各計數(shù)測量下落高度時，必須從起始點算起。選取的各計數(shù)點要離起始點遠(yuǎn)些，可減少物體下落距離點要離起始點遠(yuǎn)些，可減少物體下落距離h的測量誤差。的測量誤差。紙帶不宜過長，約紙帶不宜過長，約40即可。因重物自由下落時的加速即可。因重物自由下落時的加速度較大，每兩個計數(shù)點間的時間間隔不一定取連打度較大，每兩個計數(shù)點間的

5、時間間隔不一定取連打5個點個點的時間為計時單位。的時間為計時單位。(4)實驗中因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，實驗中因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，故不需測物體的質(zhì)量故不需測物體的質(zhì)量m。(5)實際上重物和紙帶下落過中要克服阻力做功，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。所以動能的增加量要小于勢能的減少量。(6)紙帶的上端最好不要懸空提著，要保證重物紙帶的上端最好不要懸空提著，要保證重物下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點是清晰的小點。是清晰的小點。(7)紙帶挑選的標(biāo)準(zhǔn)是第一、二兩點間的距離接紙帶挑選的標(biāo)

6、準(zhǔn)是第一、二兩點間的距離接近近2mm。(1)由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小由于測量長度帶來的誤差屬偶然誤差，減小的辦法一是測距離時都從起點的辦法一是測距離時都從起點O量起，二是多測量起，二是多測幾次取平均值。幾次取平均值。 (2)實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主主要是打點計時器的阻力要是打點計時器的阻力)做功，做功，故動能的增加量故動能的增加量EK必定稍小于勢能的減少量必定稍小于勢能的減少量EP，這是屬于系，這是屬于系統(tǒng)誤差。統(tǒng)誤差。1、 在在“驗證機(jī)械能守恒定律驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，下面敘述正的實驗中，下面敘述正確的是確的是 A應(yīng)用

7、天平稱出重物的質(zhì)量應(yīng)用天平稱出重物的質(zhì)量 。B應(yīng)當(dāng)選用點跡清晰，第一、二兩點距離約應(yīng)當(dāng)選用點跡清晰，第一、二兩點距離約2mm的紙的紙帶進(jìn)行測量。帶進(jìn)行測量。 C操作時應(yīng)先放紙帶，后接通電源操作時應(yīng)先放紙帶，后接通電源 。D打點計時器應(yīng)接在電壓為打點計時器應(yīng)接在電壓為46V的直流電源上的直流電源上 。答案：B2、在驗證重錘自由下落過程中機(jī)械能守恒的實驗中，下、在驗證重錘自由下落過程中機(jī)械能守恒的實驗中，下列說法正確的是列說法正確的是 A實驗時，應(yīng)先接通打點計時器，等打點穩(wěn)定后再釋實驗時，應(yīng)先接通打點計時器，等打點穩(wěn)定后再釋放紙帶放紙帶B必須用天平稱量所用重錘的質(zhì)量必須用天平稱量所用重錘的質(zhì)量C為

8、了方便，應(yīng)在打下的紙帶上每為了方便，應(yīng)在打下的紙帶上每5個點取一個計數(shù)點個點取一個計數(shù)點進(jìn)行測量和計算進(jìn)行測量和計算D本實驗的系統(tǒng)誤差，總是使重力勢能的減少量大于本實驗的系統(tǒng)誤差，總是使重力勢能的減少量大于動能的增加量動能的增加量 答案：AD3、在、在“驗證機(jī)械能守恒定律驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中：的實驗中：需直接測量的物理量是需直接測量的物理量是_ ；間接測量的物理量是間接測量的物理量是_。參考答案：重錘下落的高度h重錘運(yùn)動的速度V4、在、在“驗證機(jī)械能守恒定律驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中，要驗證重錘下的實驗中，要驗證重錘下落時重力勢能的減少等于它動能的增加，以下步驟僅是落時重力勢能的減少

9、等于它動能的增加，以下步驟僅是實驗中的一部分，在這些步驟中多余的或錯誤的有實驗中的一部分，在這些步驟中多余的或錯誤的有( ) A用天平稱出重錘的質(zhì)量用天平稱出重錘的質(zhì)量B把電火花計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和把電火花計時器固定到鐵架臺上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來低壓交流電源連接起來C把紙帶的一端固定到重錘上，另一端穿過電火花計把紙帶的一端固定到重錘上，另一端穿過電火花計時器的限位孔，把重錘提升到一定的高度時器的限位孔，把重錘提升到一定的高度D接通電源，釋放紙帶接通電源，釋放紙帶E用秒表測出重錘下落的時間用秒表測出重錘下落的時間ABE5、在、在驗證機(jī)械能守恒定律驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，打點計時器所的實驗中，打點計時器所接交流電頻率為接交流電頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，?dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.80m/s2。實。實驗選用重錘質(zhì)量為驗選用重錘質(zhì)量為m(kg)，從所打紙帶中選擇一條合適的，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，此紙帶第紙帶，此紙帶第1、2點間的距離應(yīng)接近點間的距離應(yīng)接近 。紙帶上連。紙帶上連續(xù)的點續(xù)的點A