1、验证机械能守恒定理1.实验目的学会用打点计时器验证机械能守恒定理的实验方式和技能2.实验原理在物体自由下落的过程中，只有重力对物体做功，遵循机械能守恒定理，即重力势能的降低量等于动能的降低量。在实验偏差范围内验证（必须初速率为零）或1mvmv12（v10）222和s，由公式测定第n点的瞬时速率的方式是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离snn+1vn=snsn1，或由vn=dn1dn1算出，如图所示。(注意单位用国际单位，认清计数点还是计时点，注意有无2T2T有效数字的要求)+13实验器材铁架台(带
2、铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸片、直尺、导线、低压交流电源dn-14.实验步骤dn+1（1）按右上图装置把打点计时器固定在支架上，并将打点计时器接在46V的交流电源上.（假如用电火花打点计时器电流：220v交流电）（2）将大概0.5m长的纸带用小夹子固定在重锤上后穿过打点计时器，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近（3）先接通电源，再握住纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点.（4）换上新的纸带，重做几次里面的实验.5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，以减少磨擦阻力(2)实验时
3、，必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源：让打点计时器工作稳定后再握住纸带，以保证第一点是一个清晰的点(3)检测高度h时，应从起始点算起，为减少h的相对偏差，选定的计数点要离起始点远些，纸带不宜过长，有效宽度可6080cm2(4)由于是通过比较mv/2和mgh是否相等验证机械能是否守恒，故不须要检测重锤的质量假如实验要求估算势能和动能的具体数据，那就必需要晓得物体的质量。（5）本实验中因重物和纸带在下落的过程中要克服阻力做功，故动能的降低量Ek一定略大于重力势能的降低量，这是不可避开的，属于系统偏差.（6）不用检测g,直接用g=9.8m/s2（7）我们要
4、求重物作自由落体运动，而阻力是不可防止地存在的，为了减低阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。（8）选计数点时，相邻计数点间的距离要尽可能拉得开些，使求得的速率偏差小些。6数据处理在早已打好的纸带中选购点迹清晰的一条纸带，在起始点标上O，之后各点依次标上1,2,3,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3，估算各点对应的瞬时速率v1、v2、v3，之后估算各点对应的势能降低量mghn和动能增量2进行比较估算时不须要检测出重锤质量mmvn/21/3这个实验也可以用纸带上任意两点，第N点和第N+M点，估算打N点和+点的瞬时速率V1、V2，量出
5、第NNM点和第N+M点的距离h，重力势能降低量mgh和动能增量1mv221mv12进行比较227偏差剖析本实验把重锤推动纸带的下落作为自由落体运动处理，实际上因为存在磨擦阻力一定会使结果出现误差由于实际估算下来的速率vn应大于无其他阻力时对应于该点的速率，也就是说最终结果应该出现动能增量n2/2略大于重力势能减少量在估算任意一点的瞬时速率vn时，采用的方式是vnsnsn1或vnhn1hn1的方式，而没有用vn=ngt的方式2T2T估算，也是出此考虑，假如用vn=估算第n点速率，实际上是用理论的g值取代了实际上的加速度a,且ng
6、tag，则vn结果将会偏大，此外做这个实验时是先接通电源，再放手，可能导致纸带上记录的最初两点之间的时间间隔大于002s用v=ngt估算时仍按002s估算，也会使v值偏大，无论如何，使用v=ngt计nnn算瞬时速率都将使动能增量的估算值偏大典型例题例1“验证机械能守恒定理”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行(1)比较这两种方案，_(选填“甲”或“乙”)方案好些，理由_自由落体实验斜面货车实验验证机械能守恒定理验证机械能守恒定理(2)如图是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T0.1s物体
7、运动的加速度a_；该纸带是采用_(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的，简略写出判定根据_(3)如图是采用甲方案时得到的一条纸带验证机械能守恒定律，在估算图中N点速率时验证机械能守恒定律，几位朋友分别用下述不同的方式进行，其中正确的是()dxxdAv1Cvn1n1Dvg(n1)Tv例2：在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同事根据正确的操作选得纸带如图所示.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，打点频度为50Hz.该朋友用毫米刻度尺检测O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm）（1）这五个数据中不符合
8、有效数字读数要求的是（填A、B、C、D或E）点读数_.（2）纸带联接重物（填下端或右端）（3）该朋友用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒，OC距离用h来表示，他用vC=2gh估算与C点对应的重2/3锤的瞬时速率，得到动能的降低量，这些做法（填“对”或“不对”）_.（4）若O点到某计数点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速率为v，则实验中要验证的方程为_.（5）若重锤质量m=2.0010-1kg，重力加速度g=9.80m/s2，由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的降低量为_J，而动能的降低量为_
9、J（均保留三位有效数字）.(6)二者不完全相同的诱因实验中须要的检测仪器是（7）实验推论是（8）假如仅仅是验证机械能是否守恒，实验中是否须要测出重物质量?_；由于_（9）按照纸带所检测的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_m/s2，物体在从A到B下落的过程中所遭到的平均阻力为_N(估算结果都要保留3位有效数字)，该阻力的来源主要有：_；_例3如图所示，是用落体法验证机械能守恒定理的实验装置。（g取9.80m/s2）某同事借助他自己实验时打出的纸带，检测出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速率v，以h
10、为纵轴，以1v2为横轴画出了如图的图线。图线的斜率近似等于_。2A.19.6B.9.80C.4.90D.2.25图线未过原点O的缘由是_。例1答案：(1)甲该方案磨擦阻力小，偏差小，操作便捷(2)4.83m/s2乙由于物体的加速度比g小得多(3)BC例2答案（1）B（2）上端（3）不对正确估算公式vc=vc(ODOB)f（4）ghv22（5）0.380，0.376(6)2下落过程中,重物克服磨擦和空气阻力做功,部份机械能转化为内能；打点计时器,刻度尺（7）在偏差容许范围内机械能守恒（8）不须要；倘若只是验证，不须要晓得动能和势能的具体数值2可消掉m,按照mgh=mv/2（9）9.750.0100，空气阻力；纸带和限位孔间的磨擦阻力说明：XCEXACaT2,T0.04s，mg-Ff=ma例3答案B，该朋友做实验时先释放了纸带，之后再合上打点计时器的开关3/3