实验报告 验证机械能守恒.docx

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1、SttSS验证机械能守恒定律【实验目的】借助自由落体运动验证机械能守恒定律【实验原理】2.计算打第个点时速度的方法：I.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.假设物体某时刻瞬时速度为V,下落高度为h,那么重力势能的减少量为,动能的增 加量为,看它们在实验误差允许的范围内是否相等，假设相等那么验证了机械能守恒定律.【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(装置如图)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

2、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2-3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，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hi、h?、h3o.应用公式 计算各点对应的即时速度VI、V2、V3O工计算各点对应的势能减少量nighn和动能的增加量是否在误差范围内相等。【数据处理及验证】数据处理：在起始点标上0,在以后各点依次标上I、2、3用刻度尺测出对应下落高度加、 人2、用计算出点1、点2、点3的瞬时速度也、吸、V3连续打两点的时

3、间间隔丁= 序号重锤卜落高度hn(m)速度 Vn (m/s)重锤减少势能AEP ( j )增加动能AEk ( j )1234实验结论：【误差分析】误差原因：减小误差的措施:实验操作中应注意哪些方面:试题链接题型1实验原理及操作步骤【例1关于验证机械能守恒定律实验，下而列出一些实验步骤：A.用天平称出重物和夹子的质量B.将重物系在夹子上C.将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让 夹子静止靠近打点计时器处D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6 V（电源暂不接通）E.把打点计时器用铁夹固定在放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F

4、.在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据G.用秒表测出重物下落时间H.接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带I.切断电源J.更换纸带，重新进行两次实验K.在三条纸带中，选出较好的一条L.进行计算，得出结论，完成实验报告M.拆下导线，整理器材对于本实验以上步骤中，不必要的有;正确步骤的合理顺序是 （填写代表字母）.题型2数据处理及误差分析【例2在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00 kg的重物自由下落， 打点计时器在纸带上打出一系列点.如下图为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点（速 度恰好为零），每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的3个计数点A、B、C作为测量

5、的点, 如下图，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.己知打点计时器每 隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g=9.80 m/s2.根据以上数据，可计算出打B点时的速度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.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,物体在从A到B下落的过程中所受到的平均阻力为 N（计算结果都要保存3位有效数字)，该阻力的来源主要有：(1)(2)练习1、某实验小组利用如下图的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利

6、用现有器材如何判断导轨是否水平？ .(2)如下图(经放大后的)，测得遮光条的宽度d=0.600cm：实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间At= 1.2x10 2s,那么滑块经过光电门时的瞬时速度为 m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、和(文字说明并用相应的字母表示).(3)本实验通过比拟 和在实验误差允许的范围内是否 相等(用测量的物理量符号表示)，从而验 证系统的机械能守恒.练习2、验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法(g=9.8 m/s2)：(1)通过验证3户=功力来验证机械能守恒定律时，对纸带上起点的要求;为此，所选择

7、纸带的第一、二两点间距应接近o(2)假设实验中所用重物质量6=1 kg,打点纸带如下图，所用电压频率为50Hz,那么打点时间间隔 为，那么记录B点时，重物的速度丫8=，重物动能a8=。从开始下落起 至3点,重物的重力势能减少量是,因此可得出的结论是：o (结果保存两位有效数字)O A B C D :mm1 I I II-07.80 17.631.449.0(3)根据纸带算出相关各点的速度V,量出卜.落距 离h,那么以为纵轴，画出的图像应是图中的 ,图线的斜率表示。练习3、如图为利用.气垫导轨(滑块在该导轨上运 动时所受阻力可忽略)“验证机械能守.恒定律”的实验 装置.，请完成以下填空。实验步骤

8、如F：将气垫导轨放在水平桌而上，桌而高度不低于1 m,将导轨调至水平。测出挡光条的宽度/和两光电门中心之间的距离X。将滑块移至光电门1左侧某处，待祛码静止不动时，释放滑块，要求祛码落地前挡光条已通过 光电门2。读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间力和A/2。用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和祛码的总质量/。滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和祛码)的总动能分别 为Ekl=和反2 =o在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量AEp=o (重力加速度 为g)如果满足关系式，那么可认为验证了机械能守恒定律。练习4、图甲是验证机械能

9、守恒定律的实验。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端 固定。将轻绳拉至水平后由静止释放。在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点 的挡光时间4,再用游标卡尺测出小圆柱的直径乩 重力加速度为g。那么(1)测出悬点到圆柱重心的距离/,假设等式g/=成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒。/(2)假设在悬点。安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力R那么要验证小圆光电门柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是(用文字和字口疝书”仪光电门母表示)，假设等式尸=成立，那么可验证向心力公式“n = q。甲A练习5、如下图装置可用来验证机械能守恒定律。长度为L的轻绳一端 固定在。点，另一端系一摆锤

10、人，在A上放一个小铁片。现将摆锤拉起，使 绳偏离竖直方向0角，由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖 直.挡板。阻挡而停止运动，这时铁片将做平抛运动而七离携锤，用刻度尺量 出铁片的水平位移为s,卜落高度为凡。(1)要验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤初始位置离最低点的高度, 其高度应为，同时还应求出摆锤在最低点时的速度，其速度应为. (2)用实验中测量的物理量写出验证撰锤在运动中机械能守恒的关系式为。练习6、用冲击摆验证机械能守恒定律将冲击摆的支架了按如下图安装，使摆锤A处在底座的外面,摆锤A为一小铁皮盒，内部放一 个可以自由活动的铁球，在刻度板P的最低点装上一块铁板K,它能阻挡摆锤A的运动，但不阻 挡摆锤内放置的铁球的运动。整套装置靠近桌边放置，在铁板K上的N点悬挂一根重垂线，指示 出在地面的投影N，点，在地上铺上白纸，盖上复写纸以便记录铁球落地的位置。由图可看出，摆锤下落的高度=,摆锤打击铁板K 的速度可由铁球的平抛运动测得v=如果机械能守恒，那么有，即$=，只要证 得此关系式成立，就验证/机械能守恒定律.一般情况下，由于存在摩 擦，*略 y)4hL_1 cosa -才是正常的。