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实验四、验证机械能守恒定律


高三物理实验总复习
实验六 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】
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可以 相互转化,但总的机械能守恒。设 某时刻物体的瞬时速度为V,下落高 度为h,则有: 1 mgh= m v 2
2

h

故可利用打点计时器测出重物 下落时某时刻的瞬时速度及下落的 高度,即可验证机械能是否守恒。

V

【实验器材】
铁架台、夹子、电 火花计时器或打点计时 器、直尺、重锤、纸带、 复写纸片、导线、电源。

电火花计时器 纸带

夹子

重物

【实验步骤】
电火花计时器

1、 把打点计时器固定在 置于桌边的铁架台上,将 打点计时器与电源连接好。 2、 将纸带穿过打点计时 器的限位孔,并把纸带的 一端固定在重锤上,使重 锤停靠在打点计时器附近。 3、 先接通电源,后松手 让重锤带着纸带自由下落。 4、 重复几次,得到3~5 条纸带。

纸带

夹子

重物

O

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O, 在选5个连续的点一次标上1、2、 3……,用刻度尺依次测出下落高 度h1、h2、h3……。 6、 应用公式 ,计算出个点对应 的瞬时速度v1、v2、v3……。 7、 计算各点对应的势能减少量 mgh,以及增加的动能mv2/2,并 进行比较。 (动画演示)

h1 1 2 3 h4 4 h5 5 h2 h3

【注意事项】
(1)安装计时器时竖直架稳,计时器的两限位 孔必须在同一竖直线上,以减少重物带动纸带 下落过程受到的阻力。 (2)实验时必须先接通电源,然后松开纸带让 重物下落。 (3)测量下落高度时,都必须从起始点算起, 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些,纸带也不宜 过长,约40cm即可。

(4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数 值,故不需测物体的质量m。

(5)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。 (6)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离 接近2mm且点迹清晰。 (7)重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要 是打点计时器的阻力)做功,所以动能的增 加量△Ek必定稍小于势能的减少量△EP 。

m 在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量 ? 1kg 的物体自由下落,得到如图所示的纸带,相邻计数点 0. 间的时间间隔为04 s . 那么从打点计时器打下起点O 到打下B点的过程中,物体重力势能的减少量p 2.28 E E k 2.26 =____ J,此过程中物体动能的增加量 = 在误差范围内机械能守恒 J. 由此可得到的结论是 . 2 (g ? 9 . 8 m / s ,保留三位有效数字)


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