实验验证机械能守恒定律

图1图2实验:验证机械能守恒定律一、实验目的通过实验验证机械能守恒定律．二、实验原理如图1所示，质量为m 的物体从O 点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A 和B 的机械能守恒即12mv 2A ＋mgh A ＝12mv 2B ＋mgh B 上式亦可写成12mv 2B －12mv 2A ＝mgh A －mgh B . 等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加．为了方便，可以直接从开始下落的O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究，这时应有：12mv 2A ＝mgh ，即为本实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在A点的瞬时速度．三、实验器材打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线两根．四、实验步骤1．安装置：按图2将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，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)用12mv 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2 mm 的纸带．(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，只要后面的点迹清晰就可选用．五、数据处理方法一：利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv 2n ，如果在实验误差允许的条件下，mgh n 和12mv 2n 相等，则验证了机械能守恒定律．方法二：任取两点计算(1)任取两点A、B测出h AB，算出mgh AB.(2)算出12mv2B－12mv2A的值．(3)在实验误差允许的条件下，若mgh AB＝12mv2B－12mv2A，则验证了机械能守恒定律．方法三：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以12v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出12v2－h图线．若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．六、误差分析1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(如空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔE k稍小于重力势能的减少量ΔE p，即ΔE k<ΔE p，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值来减小误差．七、注意事项1．打点计时器要稳定的固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力．2．应选用质量和密度较大的重物，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．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．4．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完．5．速度不能用v n＝gt n或v n＝2gh n计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用v n＝gt n计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用h n＝12gt2n或h n＝v2n2g计算得到．记忆口诀自由落体验守恒，阻力减小机械能.仪器固定竖直向，先开电源物后放.开头两点两毫米，从头验证式容易.不管开头看清晰，任取两点就可以.图象验证也很好，关键记住两坐标.例1某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．图1(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是__________，理由是_______________________________。

实验验证机械能守恒定律实验报告一、实验目的验证机械能守恒定律，即验证在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能的减少量等于动能的增加量。

二、实验原理在自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能。

若忽略空气阻力，物体下落过程中机械能守恒。

设物体的质量为 m，下落高度为 h 时的速度为 v，则重力势能的减少量为 mgh，动能的增加量为 1/2mv²。

若mgh ＝ 1/2mv²，则机械能守恒。

三、实验器材铁架台、打点计时器、纸带、重锤、交流电源、毫米刻度尺等。

四、实验步骤1、安装实验装置将打点计时器固定在铁架台上，用夹子把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔。

2、接通电源把打点计时器接到交流电源上，电压为 6V 左右。

3、释放重锤用手握住纸带的上端，使重锤靠近打点计时器，然后松开纸带，让重锤自由下落。

4、重复实验重复上述步骤，多做几次实验，以减小实验误差。

5、数据处理（1）挑选出一条点迹清晰、且第一、二两点间距离接近 2mm 的纸带。

（2）在纸带上选取若干个计数点，并测量出相邻计数点之间的距离。

（3）利用匀变速直线运动的推论，计算出各计数点的瞬时速度。

（4）计算出各计数点的重力势能减少量和动能增加量。

五、实验数据记录｜计数点|下落高度 h（m）｜速度 v（m/s）｜重力势能减少量ΔEp （J）｜动能增加量ΔEk（J）｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|＿____|＿____|六、实验数据分析通过计算各计数点的重力势能减少量和动能增加量，比较两者的大小。

如果在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量，则验证了机械能守恒定律。

七、实验误差分析1、纸带与打点计时器之间存在摩擦，会导致一部分机械能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量。

课外拓展
（1）从纸带上打下计数点5时的速度v=__2_.4__m/s；
（2）从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能
的增量△Ek=__0_.5_8__J，系统势能的减少量△EP=__0_.6_0__J ；
（当地的重力加速度g取10m／s2）
（3）若某同学作出
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v2—h图象如图所示，则当地的重力加
在距离O点较近处选择几个连续的计数点，并计算出各点的速度值
E.测出各计数点到O 点的距离，即得到重锤的下落高度
F.计算出mghn和
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mvn2，看两者是否相等
五、【应用规律，反思改进】
在以上步骤中，不必要的步骤是____A____； 有错误或不妥的步骤是____B_C__D_F_____。（填写代表字母） 更正情况是： ①_B__中__手__应__抓___住__纸__带__末___端__，__让__重___锤__尽__量__靠___近__打__点__计__时___器__； ②_C__中__应__先___接__通__电__源___，__再__松__开___纸__带______________________； ③_D__中__应___选__取__离__O__点__较__远___的__点___________________________；
重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，
计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能
1 2
mv2 ，然后进
行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落
过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：
五、【应用规律，反思改进】
(1)关于上述实验，下列说法中正确的是____B_C___. A.重物最好选择密度较小的木块 B.重物的质量可以不测量 C.实验中应先接通电源，后释放纸带 D.可以利用公式 v＝ 2gh来求解瞬时速度

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实验：验证机械能守恒定律
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学习目标
1、利用自由落体运动验证机械能守恒定律. 2、知道实验的原理、方法、过程. 3、对实验结果的讨论及误差分析.
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1、什么叫机械能守恒？ 2、机械能守恒的条件是什么？ 3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？ 4、机械能守恒定律的表达式是怎样的？
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本实验借助自由落体运动验证机械能守恒定律
A．质量
B．下落高度
C．下落时间 D．瞬时速度
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2、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 。
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源、重锤、刻度尺
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= 1.175 m/s，重 锤的动能EkB= 0.69 J。
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 0.69 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 机械能守恒
。
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③接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带
思考：实验时，接通电源和释放纸带的顺 序怎样？
先通电源，再释放纸带 释放纸带时应注意什么问题？
释放重物前，重物应靠近打点计时 器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的 上端，确保重物由静止释放。
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按如下实验步骤进行实验
①用天平测量重物的质量 ②按照课本所示装置安装打点计时器 ③接通电源，待计时器工作稳定后释放 纸带 ④及时切断电源，取下纸带，标上纸带 号 ⑤更换纸带，重复以上步骤 ⑥整理器材