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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。
4.数据记录和处理：
2
（富阳地区重力加速度为： 9.793m/s ）
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？
hn 彳一hn
4、如何计算瞬时速度?Vn 二-2ghn、vn二gt
4、如何计算瞬时速度?
Vn 二-2ghn、
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
从下列器材中选出实验所必须的，其编号为
C.天平；F.运动小车.
C.天平；
F.运动小车.
;开始打点计时的时候，应先
，使重物获得的动能往
D.毫米刻度尺； E.秒表;
打点计时器的安装放置要求为
TOC \o "1-5" \h \z 然后 .
实验中产生系统误差的原因主要是
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
则以专为纵轴，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？
金属球Q h5?在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实 验：如图所示，将质量为 m、直径为d的金属小球在一定高度 h由静止 释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线 的时间t,改变小球下落高度 h
金属球Q
h
(1)在处理数据时，计算小球下落 h高度时速度v的表达式
(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
1
B. h-_图象
C. h-t2图象
1
D. 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 Jo
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
TOC \o "1-5" \h \z ⑷根据以上数据，可以得到的结论是 o
OabCd E f g
/ 2.40*2.79 *3.10 * 3.58 * 3.97 * 4.37 * 4.76 *
单位cm
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