实验报告：验证机械能守恒定律

实验报告：验证机械能守恒定律

高一( )班 姓名 实验时间

一、实验原理

1．机械能守恒定律

(1)当只有重力做功时，物体的 能和 能发生相互转化，但机械能的 保

持不变．

(2)做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．

2．实验原理

(1)如右图所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h 和该时刻的速度

v ，以纸带上的第n 个点为例，如下图中的纸带，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v n ＝

(2)物体下落的高度为h 时速度为v ，则物体的重力势能

减小量为mgh ，动能增加量为12m v 2，如果mgh ＝12

m v 2，即 ＝12

v 2，就验证了机械能守恒定律． 二、实验器材

铁架台, ，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线 ， ．

三、注意事项

1．安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格 ，以减小摩擦阻力．

2．应选用质量和密度较 的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．

3．实验时，应先接通 ，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落．

4．本实验中的两种验证方法中，均不需要测

5．速度不能．．用v ＝ 或v ＝ 计算，而应．

用v n ＝ 进行测量并计算． 四、探究步骤,数据记录及处理

1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与 相连接．

2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．

3．选纸带：选取 的，挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0,1,2,3….

4．数据处理：测出0到点1、点2、点3…的距离，即为对应的下落高度h 1、h 2、h 3…；利用公式v n ＝h n ＋1－h n －12T

，

六、实验作业

1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是( )

A ．选用重锤的质量过大

B ．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力

C ．选用重锤的质量过小

D ．实验时操作不仔细，实验数据测量不准确

2.(2011年广州高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图7－9－4中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz ，重力加速度g 取9.8 m/s2.

(1)重物在2点的速度v 2＝________，在5点的速度v 5＝________，此过程中动能增加量ΔE k ＝________，重力势能减少量ΔE p ＝________.

(2)比较得ΔE k ________ΔE p (填“大于”“等于”“小于”)，原因是__________________．由

以上可得出实验结论____________________．

3．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz ．查得当地的重力加速度g ＝9.80m/s 2．测得所用重物的质量为1.00kg ．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O ，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A 、B 、C 作为测量的点，如图所示．经测量知道A 、B 、C 各点到O 点的距离分别为50.50cm 、86.00cm 、130.50cm ．根据以上数据，计算出打B 点时重物的瞬时速度v B ＝_____m/s ；重物由O 点运动到B 点，重力势能减少了_______J ，动能增加了_______J （保留3位有效数字）． 根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_______ m/s 2，则物体在下落的过程中所受到的阻力为_______N ．

4.(2010年高考课标全国卷)如左图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有

的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答

下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前

的字母)

A ．米尺

B ．秒表

C ．0～12 V 的直流电源

D ．0～12

V 的交流电源

(2)实验中误差产生的原因有 (写出两个原因)