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1、实验：验证机械能守恒定律【实验目的】 验证机械能恒定律守恒【实验原理】 只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度，得到重物下落过程中势能的变化；再从纸带上计算出该点的瞬时速度，得到重物动能的变化，从而验证物体重力势能的减少量与物体动能的增加量是否相等，若有，就验证了机械能守恒定律。【实验器材】 铁架台（带铁夹） 、电磁打点计时器（或电火花打点计时器）、纸带、复写纸、低压交流电源、重物(附纸带夹子 )、刻度尺、导线。【实验步骤】1把打点计时器固定在置于桌边的铁架
2、台上，将打点计时器与电源连接好。2将纸带穿过打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重锤上，使重锤停靠在打点计时器附近。3先接通电源，后松手让重锤带着纸带自由下落。4重复几次，得到35 条纸带。5从几条打下点的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2mm 且点迹清晰的纸带进行测量， 在起始点标上O， 再选 5 个连续的点依次标上1、 2、 3, ，用刻度尺依次测出下落高度, 。6 应用公式， 计算出各点对应的瞬时速度, 。7计算各点对应的势能减少量，以及动能的增量，并进行比较。【实验误差及注意事项】（1）安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。（2）应选用质量和密度较大的
3、重物，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。（3）实验时 , 必须先接通电源, 让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落（4）本实验因不需要知道重物动能的具体数值, 故不需要测出重物的质量m. （5）实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力( 主要是打点计时器的阻力) 做功 , 所以动能的增加量 EK必定稍小于势能的减少量EP（电源频率为50Hz） 。 (6) 由于测量长度会造成误差，属偶然误差， 减少办法一是测距离都应从起点0 量起，下落高度 h 适当大些 ( 过小， h 不易测准确；过大，阻力影响造成的误差大) ，二是多测几次取平均值。【实验疑问】1. 如何进行速度的测量？因物体做的是匀变速直线
4、运动，所以有中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，如计算打第n 个点瞬时速度， 可测出第 n 个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - ，由公式或算出，如图所示：2. 为何选用点迹清晰且第1、 2 两点间距为2mm 的纸带？实验最理想的情况是在振针刚好打在纸带上的一瞬间释放纸带，纸带上的头两点的间隔就是自由落体在第一个0.02 s 内下落的位移，即3. 计算结果：动能增量小于重
5、力势能的减少量。原因是在实验过程中纸带受到打点计时器的摩擦及空气阻力等原因。【巩固练习】1、在 “ 验证机械能守恒定律” 的实验中 ,下列物理量中要用工具测量的有_,通过计算得到的有 _. A.重物的质量B. 重力加速度C. 重物下落的高度D. 与重物下落高度对应的重物瞬时速度2用自由落体法验证机械能守恒定律,下面哪些测量工具是必需的( ) A. 天平B. 弹簧测力计C. 刻度尺D. 秒表3、在验证机械能守恒定律的实验中，由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，则结果( ) A. mgh1/2mv2B. mgh1/2mv2C. mgh=1/2mv2D. 以上都不可能4
6、在做“验证机械能守恒定律的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作：A用天平称出重锤和夹子的质量B固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计C松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点纸带D取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点，在距离点较近处选择几个连续计数点( 或计时点 ) ，并计算出各点的速度值E测出各点到点的距离，即得到重锤下落高度F计算出nmgh和212nmv看两者是否相等在以上步骤中，不必要的步骤是；有错误或不妥的步骤是 (填写代表字母) ；更正情况是：5某同学做 “验证机械能守恒定律”实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了
7、，测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如下图所示已知打点计时器工作频率为50Hz，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 重力加速度g=9.8m2s(1) 利用这段纸带说明重锤通过2、5(2) 说明为什么得到的结果是重力势能减少量pE稍大于重锤动能的增加量KE? 6：在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度 g=980m/s2。某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量
8、时计数点对应刻度尺上的读数如图所示。图中 O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D 分别是每打两个点取出的计数点。根据以上数据，可知重物由O点运动到 B 点时：(1) 重力势能的减少量为多少? 动能的增加量又是多少? (2) 根据计算的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因是什么? (3) 如果以22v为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出的22vh 图线是，该线的斜率是7在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如下图所示其中O是起始点， A、B 、C、D、E是打点计时器连续打下的5 个点，打点频率为50Hz 该同学用毫米刻度尺测量O到 A、B、C、D、E各点的距离，
9、并记录在图中( 单位： cm)(1) 这五个数据中不符合有效数字读数要求的是( 填 A、B、C、D或 E)(2) 该同学用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒，OC距离用， z 来表示， 他用2cvgh计算与 C 点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量，这种做法( 填“对”或“不对” )(3) 如 O点到某计数点距离用h 表示， 重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为(4) 若重锤质量m=2.00110kg，重力加速度g=9.80m2s，由图中给出的数据，可得出从名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
10、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - O到打下D 点，重锤重力势能的减少量为 J,而动能的增加量为 J(均保留3位有效数字 )8在“验证机械能守恒定律”的实验中，选出一条纸带如图458 所示，其中O 点为起始点， A、B、C 为三个计数点，打点计时器通以50 Hz 交变电流，用毫米刻度尺测得OA11.13 cm，OB17.69 cm，OC 25.9 cm. (1)这三个数据中，不符合有效数字要求的是_，应该写成 _cm. (2)在计数点 A 和 B 之间、B 和 C 之间还各有一个点， 重物的质量为m kg.根据以上数据可知，当打点计时器打到B 点时，重物的重力势能比开始下落时减少了_J，这时它的动能为_J(g 取 9.80 m/s2) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -