1、验证机械能守恒定律一、实验目的：验证机械能守恒定律。二、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mvmghAmvmghB上式亦可写成mvmvmghAmghB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O点（起始点）至任意一点(如图1中A点)来进行研究，这时应有：mvmgh，即为本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度。三、实验器材打点计时器，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
2、安装置：按图将检查、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(1)用mvmghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2 mm的纸带。(2)用mvmvmgh验证时，只要点迹清晰就可选用。五、数据处理方法一：利用起始点和第n点计算代入mghn和mv，如果在实验误差允许的条件下，mghn和mv相等，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h
3、AB，算出mghAB.(2)算出mvmv的值(3)在实验误差允许的条件下，若mghABmvmv，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v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出v2h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、注意事项1打点计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
4、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vngtn或vn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vngtn计算出的速度比实际值大，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hngt或hn计算得到6.因为打点计时器每隔0.02 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm
5、 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t =0.02 s.7.因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，七、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Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，这属于系统误差改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力2本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值来减小误差【例1】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的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g=9. 80m/s2。那么：(1)纸带的 端（选填“左”或“右）与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O点和 点来验证机械能守恒定律；(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量= J，动能增加量= J；（取3位有效数字）(4)实验的结论是 。