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1、5.9 实验：实验：验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律一、实验目的：一、实验目的：验证机械能守恒定律。验证机械能守恒定律。二、实验原理：二、实验原理：通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。三、实验器材：三、实验器材：幻灯片幻灯片 2 打点计时器、交流电源、纸带、复写纸片、重打点计时器、交流电源、纸带、复写纸片、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线两根物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导
2、线两根四、实验的注意事项：四、实验的注意事项：1 1、重物下落过程中，除了重力外会受到那些阻力？怎样减小这些、重物下落过程中，除了重力外会受到那些阻力？怎样减小这些阻力对实验的影响？阻力对实验的影响？重物应该选择小而重的（即密度比较大的）重物应该选择小而重的（即密度比较大的）打点计时器安装时要竖直，同时必须使纸带两限位孔在同一竖打点计时器安装时要竖直，同时必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。直线上，以减小摩擦阻力。2 2、最好选择哪两个位置作为过程的开始和终了位置？、最好选择哪两个位置作为过程的开始和终了位置？第第1 1个点作为开始，离起点较远的点作为终了位置。个点作为开始，离起
3、点较远的点作为终了位置。3 3、为了保证打第一个点时重物下落的速度刚好为、为了保证打第一个点时重物下落的速度刚好为0 0，应该怎么做？，应该怎么做？实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点。晰的点。选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接近选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接近2mm2mm的纸带的纸带4 4、释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便打出较多的点。、释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便打出较多的点。5 5、实
4、验中是否需要用天平测物体的质量？、实验中是否需要用天平测物体的质量？因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要用天平测因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要用天平测量重物的质量。量重物的质量。五、实验步骤：五、实验步骤：如图所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点如图所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；计时器；幻灯片幻灯片 2 2 用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。打下一系列小点。从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距
5、离接近从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm2mm且点迹清楚的纸带进行测量，测出一系列各计数且点迹清楚的纸带进行测量，测出一系列各计数点到第一个点的距离点到第一个点的距离d d1 1、d d2 2 ，据公式，计算物，据公式，计算物体在打下点体在打下点1 1、2 2时的瞬时速度时的瞬时速度v v1 1、v v2 2，计算，计算相应的动能的增加量。相应的动能的增加量。用刻度尺测量纸带从点用刻度尺测量纸带从点O O到点到点1 1、2 2之间的距离之间的距离h h1 1、h h2 2，计算出相应减少的重力势能。，计算出相应减少的重力势能。比较动能的增加量和重力势能的减少量，看它们在比较动能
6、的增加量和重力势能的减少量，看它们在误差允许的范围内是否相等。误差允许的范围内是否相等。课堂训练课堂训练1、为进行、为进行“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可的实验，有下列器材可供供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：有：；缺少的器材；缺少的器材是是 。交流电源、重锤、刻度尺。交流电源、重锤、刻度尺。秒表、低压直流电源、天平秒表、低压直流电源、天平2、在验证机械能守恒定律时，如果以、在验证机械能守恒定律时，如果以v2
7、2为纵为纵轴，以轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应为横轴，根据实验数据绘出的图线应是是 ，才能验证机械能守恒定律，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于其斜率等于 的数值。的数值。通过原点的直线通过原点的直线 g3、在做、在做“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计的实验时，用打点计时时器打出纸带如图器打出纸带如图3所示，其中所示，其中A点为打下的第一个点，点为打下的第一个点，0、1、2为连续的计数点。现测得两相邻计数点之为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为数点间的
8、打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为运动的加速度大小表达式为_ _。在打第。在打第5计数点计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达为时，纸带运动的瞬时速度大小的表达为 。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第下第 个和第个和第 个计数点之间的过程为研究对象。个计数点之间的过程为研究对象。（s5+s6）/2T154 4、某次、某次“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，用的实验中，用6V6V
9、、50Hz50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4 4所所示，示，O O点为重锤下落的起点，选取的计数点为点为重锤下落的起点，选取的计数点为A A、B B、C C、D D，各计数点到，各计数点到O O点的长度已在图上标出，单位为毫米，点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取重力加速度取9.8m/s9.8m/s2 2，若重锤质量为，若重锤质量为1kg1kg。打点计时器打出打点计时器打出B B点时，重锤下落的速度点时，重锤下落的速度 v vB B=m/sm/s，重锤的动能，重锤的动能E EkBkB=J J。从开始下落算起，打点计时器打从开始下落算起，打点计时器打B B点时，重锤的重点时，重锤的重 力势能减小量为力势能减小量为 J J。根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤 从静止开始到打出从静止开始到打出B B点的过程中，得到的结论点的过程中，得到的结论 是是 。1.1750.6900.691重锤在下落过程中机械能守恒重锤在下落过程中机械能守恒 （s6+s5+s4-s3-s2 s1）/9T 2