高中物理第四章机械能和能源第5节验证机械能守恒定律实验报告素

第5节 验证机械能守恒定律

一、实验介绍

1．实验目的：验证机械能守恒定律。

2．实验原理：本实验验证极其简单情形下的机械能守恒──自由落体运动。而且，针对的是及其特殊的过程──从释放点到某位置。 二、实验器材：

铁架台(带铁夹)、电火花打点计时器、电源、重锤(带纸带夹子)、纸带几条、刻度尺。 活动三：学生进行实验

三、实验步骤：

1、按图架稳打点计时器，并将打点计时器接入电源； 2、将纸带的一端用小夹子固定在重物上，使另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方；

3、接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点；

4、换几条纸带，重做上面的实验；

5、从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量，先记下打第一个点的位置0(或A)，再任意取1、2、3、4、5五个点，用刻度尺量出各点到0的距离，并计算它们对应的重力势能填入表格；

6、计算各点对应的瞬时速度和动能并填入表格； 7、比较重力势能减少量和动能的增加量，得出结论； 8、实验完毕，整理器材。

四、数据处理与分析

依据刚才的实验，我们采集整理以下信息：

各计数点 下落高度h/m 速度v/(m·s) mgh/J -11 —— —— —— 2 3 4 5 —— —— —— mv2/J 实验结论： 思考4:可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?

A B Δh 1

图象法处理数据;

五、误差分析

1、偶然误差：测量长度时会带来误差.

2、系统误差：实验中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，故动能的增加量ΔEK 必定稍小于势能的减少量ΔEP 。

完成如下思考题：

（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：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。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。

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（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。

（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A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间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。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运动的加速度大小表达式为____ _____。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。

（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点

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到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s，若重锤质量为1kg。

①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= m/s，重锤的动能EkB= J。

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②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。 ③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B点的过程中，得到的结论是 。

［参考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电

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源、重锤、刻度尺。（2）通过原点的直线、g. （3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 –s1）/9T ， （s5+ s6）/2T，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。］

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