验证机械能守恒定律实验报告

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：2

1mg m 2

h v =

。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： T 2h -h 1

-n 1n n ∆=

+v

[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h 1、h 2、h 3……。

6．应用公式T

2h -h 1

-n 1n n ∆=

+v 计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3……。

7．计算各点对应的势能减少量mgh n 和动能的增加量 mv n 2/2,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.

图1

图2

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

序号重锤下落高度h(m) 速度ｖ（ｍ/s）gh V²/2

1

2

3

4

5

[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]：

例1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量的物理量是

A．质量B．下落高度C．下落时间D．瞬时速度

例1、在“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。某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时计数点对应刻度尺上的读数如图所示。图中O点是打点

计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打

两个点取出的计数点。根据以上数据，可知重物

由O点运动到B点时：

(1)重力势能的减少量为多少?

(2)动能的增加量是多少?

(3)根据计算的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因是什么?