第 9 节实验：验证机械能守恒定律 一、实验目的1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。二、实验原理让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒：1．以物体下落的起始点 O 为基准，测出物体下落高度 h 时的速度大小 v，若 mv2＝mgh 成立，则可验证物体的机械能守恒。2．测出物体下落高度 h 过程的初、末时刻的速度 v1、v2，若关系式 mv22－mv12＝mgh 成立，则物体的机械能守恒。三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。四、实验步骤1．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 3 次～5 次实验。3．选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为 2 mm 的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为 2 mm 的第一个点作为起始点，记作 O，在距离 O 点较远处再依次选出计数点1、2、3…4．测距离：用刻度尺测出 O 点到 1、2、3…的距离，即为对应下落的高度 h1、h2、h3…五、数据处理1．计算各点对应的瞬时速度：记下第 1 个点的位置 O，在纸带上从离 O 点适当距离开始选取几个计数点 1、2、3…并测量出各计数点到 O 点的距离 h1、h2、h3…再根据公式 vn＝，计算出 1、2、3、4、…n 点的瞬时速度 v1、v2、v3、v4、…vn。2．机械能守恒验证方法一：利用起始点和第 n 点。从起始点到第 n 个计数点，重力势能减少量为 mghn，动能增加量为 mvn2，计算 ghn 和vn2，如果在实验误差允许的范围内 ghn＝vn2，则机械能守恒定律得到验证。方法二：任取两点 A、B。从 A 点到 B 点，重力势能减少量为 mghA－mghB，动能增加量为 mvB2－mvA2，计算 ghAB和 vB2－vA2，如果在实验误差允许的范围内 ghAB＝vB2－vA2，则机械能守恒定律得到验证。方法三：图像法。计算各计数点 v2，以 v2为纵轴，以各计数点到第一个点的距离 h 为横轴，根据实验数据绘出 v2h 图线，如图所示。若在误差许可的范围内图像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．在进行长度测量时...
