实验：验证机械能守恒定律实验报告.doc

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实验：

验证机械能守恒定律

班级：

姓名：

时间：

2017年4月20

[实验目的]

图1

1.验证机械能守恒定律。

2.掌握实验数据处理方法，能定性分析误差产生的原因。

[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：

。

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。

图2

测定第n点的瞬时速度的方法是：

[实验器材]

铁架台（带铁夹）、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。

[实验步骤]

1．按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

用导线把打点计时器与交流电源连接好。

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．先接通电源，再松开纸带，让重锤带着纸带自由下落。

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点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm的一条纸带，在起始点标上0，再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h1、h2、h3……

6．应用公式计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……

7．计算各点对应的重力势能减少量mghn和动能的增加量，进行比较，并讨论如何减小误差。

[数据处理及误差分析]

各打点

1

2

3

4

5

6

hn/m

0.0106

0.0363

0.0779

0.1347

0.2072

0.2955

vn/（m·s-1）

0.45

0.84

1.23

1.62

2.01

2.39

ghn

0.1038

0.3556

0.7631

1.3195

2.0297

2.8947

0.1013

0.3528

0.7565

1.3122

2.0201

2.8561

由表中数据可知，ghn与在误差范围内是相等的

[误差分析]

ghn比偏大是由于阻力做功的原因。

[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。

选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。

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小点。

3．利用方法进行验证时，选用纸带时应尽量挑选第1、2点间距接近2mm的纸带。

（为了保证纸带上第一个点的速度为0，此时前两个点的间距约为）

4．测量下落高度时，必须从起始点算起，为了减小测量h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些。

[实验结论]

在只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。

[交流与反思]

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。

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