1、实验六验证机械能守恒定律实验目的利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒实验原理1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mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律2计算打第n个点速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离xn和xn1，由公式vn或vn算出，如图所示实验器材铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)实验步骤1安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接
2、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35次实验3选纸带：分两种情况说明(1)用mvmghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选(2)用mvmvmgh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，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用
3、数据处理方法一：利用起始点和第n点计算代入ghn和v，如果在实验误差允许的情况下，ghnv，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hAB，算出ghAB；(2)算出vv的值；(3)在实验误差允许的情况下，若ghABvv，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，并计算各点速度的二次方v2，然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2h图线若在误差允许的范围内图象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(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增
4、加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即Ek”或“”)钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差 (填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小解析：(1)钢球直径为D0.9 cm0.059 mm0.945 cm.(2)小球通过两个光电门的速度分别为和；要验证的关系是mghmvmv，即2ghvvD2，故要验证机械能守恒，只要比较D2与2gh是否相等，故选D.(3)根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度，此误差属于系统误差，由此产生的误差不能通过增加实验次数减小答案：(1)0.945(2)D(3)不能3(
5、2019哈尔滨三中调研)利用如图装置进行验证机械能守恒定律的实验，(1)实验中若改用电火花计时器，工作电压是交流 V(2)需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落的高度h，某同学对实验得到的纸带设计了以下几种测量的方案，正确的是 A由刻度尺测出物体下落的高度h，用打点间隔算出下落时间t，通过vgt计算出瞬时速度B由刻度尺测出物体下落的高度h，通过v计算出瞬时速度C由刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度D根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v
6、，并通过h计算得出高度(3)在实验中，有几个注意的事项，下列正确的是 A为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，应该与纸带在同一竖直线上B可以选用质量很大的物体，先用手托住，等计时器通电之后再释放C实验结果如果正确合理，得到的动能增加量应略大于重力势能的减少量D只有选第1、2两点之间的间隔约等于2 mm的纸带才代表第1 点的速度为0解析：(1)电火花计时器使用的是220 V的交流电；(2)物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，vgt，v，h都是自由落体运动的公式若用这些公式进行分析，就不需要验证了，相当于用机械能守恒验证机械能守恒下落的高度用刻度尺测量，瞬时速度用平均速度的方法计算，故C正确(3)为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上，A正确；应选择质量大，体积小的重锤，减小实验的误差，B错误；因为存在阻力作用，知动能的增加量略小于重力势能的减小量，C错误；根据hgt2100.022 m0.002 m2 mm知，只有选第1、第2两打点间隔约2 mm的纸带才代表打第1点时的速度为零，D正确答案：(1)220(2)C(3)AD13
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