验证机械能守恒定律

[实验目的]

验证机械能守恒定律。

[实验原理]

当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度 为v，下落高度为h，则应有：。借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。

测定第n点的瞬时速度的方法是： [实验器材]

铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、米尺。

[实验步骤]

1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。

2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。

3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。

4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。

5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。

6．应用公式计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。

7．计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量 mvn2/2,进行比较。 

[注意事项]

1、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。

2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点.

3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接运2 mm的纸带.

4、打点计时器必须接50 Hz交流低压电源.

5、测量下落高度时，必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm—80 cm之内.

6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。

[数据处理]

连续打两点的时间间隔T＝　　　　　ｓ、重锤质量m= kg

序号	重锤下落高度h(m)	速度ｖ（ｍ/s）	重锤减少势能ΔEP（ｊ）	增加动能ΔEK（ｊ）
1
2
3
4
5
6
7

[误差分析]：

	误差原因	为减小误差，实验中应注意哪些方面
1
2
3

[结论]：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　

第二篇：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vn＝___________。

(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mv2，如果mgh＝mv2，即___________ ＝v2，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vn＝ ___________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h1、h2、h3…；利用公式vn＝，计算出点2、点3、点4…的瞬时速度v1、v2、v3….

各计数点	l	2	3	4
下落高度
速度
减少势能
增加动能

五、实验结论：

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v2＝ ___________，在5点的速度v5＝___________ ，此过程中动能增加量ΔEk＝___________ ，重力势能减少量ΔEp＝ ___________.

(2)比较得ΔEk___________ ΔEp(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/s2．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vB＝ ___________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/s2，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)

______________________

______________________