_7.9实验报告：验证机械能守恒定律x

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实验：验证机械能守恒定律

班级 姓名 学号

一、 实验目的：

利用自由落体运动验证机械能守恒定律

二、 实验原理：

1机械能守恒定律的内容是：

在本实验中，选择物体作自由落体运动来验证机械能守恒的理由

2、如图所示为实验装置图，借助打点计时器打出的纸带（如下图所示） ，可以测出物体自由下落

的 和 。打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的

某一段时间内的平均速度。即

Vn=宝旦

2T

hn 厂 h . 4

2T

3、在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但

总的机械能保持不变.若物体某时刻瞬时速度为 v，下落高度为h,则重力

势能的减少量为 mgh,动能的增加量为 1mv2，看它们在实验误差允许的范

2

围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律.

三、实验

器材：

四、实验

步骤和数据处理

1.按上图装配器材，接好电路.

2?打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使 重物静止在靠近打点计时器的地方?先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。

更换纸带重复做3?5次实验.

3?选纸带：分两种情况说明

1

⑴用一 mv

2

=mgh n验证

这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。由于第一点应是重物做

自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹清晰且第 1、2两点间的距离接近 2mm的纸带。

⑵用1 mv

2

-1mv；

2

二mg h验证

这是回避起始点的人为不确定性，在纸带上选择后面清晰的任两点验证机械能守恒定律的

方法。由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点 A为基准点，只要计算出到后面任一

点B过程中的势能减少量和动能增量就可以了。 这样，纸带上打出起始点0后的第一个0.02s内

的位移是否接近2mm，以及第一个点是否清晰也就无关紧要了。

本次实验我们采用第二种方案。

数据记录和处理： （富阳地区重力加速度为： 9.793m/s2）

第二种方法（取清晰区域 A点，其后再取若干点 Bi、B2、B3、B4、B5）

各个点

A

B1

B2

B3

B4

B5

下落的咼度hn/m

/

瞬时速度vn/m -s-1

/

/

/

势能减少量

mghn

/

/

/

动能增加量

1 2 1 2 —mv n —mv a 2 2

/

/

/

结论

五、实验注意事项和简要误差分析：

1、 组装实验装置时要注意什么问题？

2、 从减少无误差的角度看，应该选择什么样的物体自由落体运动?

4、实验时，手通过纸带提着重物释放，此操作有何要求？

3、 高度的测量要注意什么问题？

■ h h

4、 如何计算瞬时速度？ （ Vn二2ghn、Vn =gtn、Vn=亠 哪种方法是正确的？）

2T

5、 你认为本实验中的偶然误差和系统误差主要来源于哪些方面？

六、课后练习

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和通过计算得到的有 （ ）

A .重锤的质量

B .重力加速度

C .重锤下落的高度

D .与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度

在“验证机械能守恒定律”的实验中

（1） 实验的研究对象是 .

（2） 供选择的重物有以下四个应选择 （ ）

A .质量为200g的钩码

B .质量为10g的砝码

C .质量为200g的木球

D .质量为10g的塑料球

⑶给电磁打点计时器提供的电源如下，应选择

4节干电池

3节蓄电池

C .学生电源4V?6V，交流输出

D .学生电源4V?6V，直流输出

在验证机械能守恒定律的实验中

(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为

A.打点计时器(包括纸带)；D.毫米刻度尺；

A.打点计时器(包括纸带)；

D.毫米刻度尺；

(2)打点计时器的安装放置要求为

然后 .

B.重物； C.天平;

E.秒表； F.运动小车.

;开始打点计时的时候，应先

实验中产生系统误差的原因主要是 ，使重物获得的动能往

TOC \o "1-5" \h \z 往 。为减小误差，悬挂在纸带下的重物应选择 .

如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的 (v2/2)-h图线是 ,

该线的斜率等于 .

释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是 (填 甲”、乙”或 丙”)

4?用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，根据纸带算出相关的速度 v，量出下落距离 h,

2

则以号为纵轴，以h为横轴，画出的图象应是下图中的哪一个？其斜率又表示什么？

(1)在处理数据时，计算小球下落h高度时速度v的表达式为；(2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象？；A .

(1)

在处理数据时，

计算小球下落

h高度时速度v的表达式

为

；

(2)

为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个

图象？

；

A .

h-t图象

B .

1 孕

h-_图象

C.

h-t2图象

D.

1

h(2图象

6?在利用电火花计时器验证机械能守恒的实验中，如果纸带上前面几点比较密集，不够清晰，可

TOC \o "1-5" \h \z 舍去前面比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证。如图所示，取 0点

为起始点，各点的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为 50Hz，若重锤的质量为 m,

2

g=9.80m/s。

⑴当计时器打 A点时重锤下落的速度是 m/s;这时它的动能是 J。

⑵当计时器打F点时重锤下落的速度是 m/s；这时它的动能是 J。

⑶电火花计时器打下 A点开始到打下 F点，重锤重力势能减小量为 J,动能的增加量为

Jo

⑷根据以上数据，可以得到的结论是 o

OABCD E f g

I 2.40*2.79 *3.10 * 3.58 * 3.97 * 4.37 * 4.76 *

单位cm