1、实验：验证机械能守恒定律实验目的：通过实验验证机械能守恒定律.、实验原理如图1所示，质量为m的物体从O点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程 中任意两点A和B的机械能守恒 即 gmvA+ mghA=gmvB+ mghB 1 o 1 o上式亦可与成 2mivB2mivA = mghAmghB.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1c从开始下洛的O点至任思一点(如图1中A点)来进仃研究，这时应有：2mivA= mgh,即为本实验要验证的表达式，式中h是物体从。点下落至A点的高度，va是物体在A点的瞬时速度 、实验器材打点计时器，低压交流电源，带有铁
2、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 计时器的限位孔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35次实验.3 .选纸带：分两种情况说明一 1(1)用2mv2=mghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点I可距离略小于或接近2 mm的纸市.1 C 1(2)用mvB 2mvA=mgAh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸市时，选择适当的点为基准点，只要后面的点迹
3、清晰就可选用.vnSn C 1Sn 12T五、数据处理方法一：利用起始点和第n点计算代入mghn和2mv2,如果在实验误差允许的条件下，mghn和2mvn相等，则验证了机械能守恒定律.二法二：任取两点计算(1)任取两点A、B测出hAB,算出mghAB. 11(2)算出？mvB ?mvA 的值.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AEk稍小于重力势能的减少量 王p,即 止k-so S0 s1 s1 s2 S2 (2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度 a的数值.如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的 连续的五个点A B C
4、 D E,测出A距起始点O的距离为a,点AC间的距离为Si,点CE间的距离为S2, 使用交流电的频率为f,根据这些条件计算重锤下落的加速度 a =.(3)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因 主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度 公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量是 .试用这些物理量和上图纸带上的数据符号 表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小 F=.例7、 (1)在“探究包力做功与动能改变的关系”实验中，某同学采用如图甲所示的装置的实验方案，他 想用钩码的重力表示小车受到的合
5、外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两 项必要措施是：A. b. .如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图乙.则打C点时小车的速度表达式为(用题中所给物理量表示) ;要验证合 外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有 .1ABCDEFL + x2 一 x3 t x4 -*Ax5*l乙(2)用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验.以下是一实验小组所获取的部分实验数据, 根据表格中数据，在图中取合适的坐标系，作出图象.根据图象判断，实验产生误差的最主要原因是：表格：小车
6、受力相同(均取砂桶质量 m= 50g)次数小车质 量M/g加速度,一2a/m s1 .1/ kg M12001.915.0022501.714.0033001.503.3343501.362.8654001.122.5064501.002.22次数M/kg|v 22 v2i| /(m/s)2 E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40 E31.220W41.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43表1数据记录表W是F在 A B间所作的功。表格中3=例8
7、.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图 12,他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置祛码。(1)实验主要步骤如下:测量 和拉力传感器的总质量M；把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；将小车停在 C点，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A B时的速度。在小车中增加祛码，或 ,重复的操作。(2)表1是他们测得的一组数据，其中M是M与小车中祛码质量 m之
8、和，|v22v2i|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量 E, F是拉力传感器受到的拉力,V3=.(结果保留三位有效数字)(3)根据表1,请在图13中的方格纸上作出-W图线。f trrt 叁士; 在；i e- -e-e-H- s” “，如KK- 7777 7一 84 告3:工；;:彳7M?小 M-K-(3)在头验块差允许的条件下，右 mghAB=2mvB?mvA,则验证了机械能守恒止律.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1v2为纵 轴，以h为横轴，根据实验数据作出2v2 h图线.若在误差允许的范围内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
