验证机械能守恒(详细解答)

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1、验证机械能守恒一、实验目的：通过实验验证机械能守恒定律.二、实验原理如图所示，质量为ID的物体从0点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力,OO下落过程中任意两点A和B的机械能守恒

2、加记+mgl.=

3、mv；+mghB

4、mv}-1mv=mghA-mghB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0点至任意一点(如图中A点)来进行研究，这时应有：^mv=mgh9即为本实验要验证的表达式，式中h是物体从0点下落至A点的高度，乙是物体在A点的瞬时速度.三、实验器材打点计

5、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孑L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°A亠亠亠(1)用一加匕；=mghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近的纸带.2⑵用丄恥；一丄加=哗从

6、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点计算代入心％和丄加记，如果在实验误差允许的条件下，-mv^mghn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测出如算出加g/如(1)算出—mvj-—mv的值(2)在实验误差允许的条件下，若如此-如记=加咖，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,然后以丄『为纵轴，以h为横轴，根据

7、实验数据作出丄『-力图线.若在误差允许的范围内22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AB稍小于重力势能的减少量AE,,即厶Ek

8、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=gtn或气严無石计算，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=gtn计算出的速度比实际

9、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hn=-gt2或2v2hn=^计算得到・2g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.导练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

10、滑进行实验.(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6.93—9.47—2.40——15.7123.491IBIBWIB■wVVi（2）若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s,请根据纸带计算出B点的速度大小为m/s.（结果保留三位有效数字）（3）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2-h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g=_m/s2o.（结果保留两位有效数字）铁架台

11、纸带铁夹ti?&甲1020解：（1）由甲、乙两图可知，乙图存在的摩擦远远大干甲图中摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适.故答案为：甲图；理由：采用乙图实验时，由干小车与斜面间存在摩擦力的作用.且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙图不能用于验证机械能守恒.（2）匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等干该过程中的平均速度，因此有：丁=工^=1.37加」2T故答案为:1.37m/s.19（