第五节 验证机械能守恒定律 1.知道实验的基本原理、方法及注意事项. 2.能对实验数据进行分析、讨论和进行误差分析.3.能利用自由落体运动验证机械能守恒定律.一、实验目的 通过研究物体运动过程中的动能和势能变化,验证机械能守恒定律.二、实验原理和方法针对只有重力做功的情形,研究其运动过程,比较物体重力势能变化量与动能变化量,若满足 ΔEp=-ΔEk.则说明机械能守恒.比较运动过程中两个状态的机械能.若满足 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2,也说明机械能守恒.两种设计方案(1)方案一做自由落体运动的物体下落的高度为 h 时速度为 v,则物体的重力势能减少量为 mgh,动能增加量为 mv2,如果 mgh=mv2,即 gh=v2,就验证了机械能守恒定律.实验中的高度 h 和速度 v 是由打点计时器所打出的纸带测量计算所得.(2)方案二如图所示,用单摆和 DIS 装置验证机械能守恒,将 DIS 装置的光电门放在 A、B、C、D 各点,测出各点的速度.测量出各点对 D 的高度.运用所得数据验证机械能是否守恒.三、实验器材 方案一:打点计时器及电源、铁架台(含铁夹)、纸带、钩码、刻度尺、夹子.方案二:DISLab 实验仪一套,铁架台、摆球、细线、铅笔、贴有方格纸的木板、刻度尺. 四、实验步骤方案一(1)如图所示把打点计时器安装在铁架台上,并将打点计时器接到电源上.(2)把纸带的一端和钩码用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使钩码停靠在打点计时器附近.(3)先接通电源,然后松手让钩码带着纸带自由下落.(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一条点迹清晰的纸带,在起始点标上 O,以后的点依次标上1、2、3…,用刻度尺测出对应下落的高度 h1、h2、h3…,并计算相应的重力势能减少量mghn.(6)应用公式 vn=计算各点对应的瞬时速度,并计算相应的动能 mv.(7)比较 mv 与 mghn是否在误差范围内相等.方案二(1)在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球(如图所示).(2)在方格纸上确定 4 至 5 个点作为测量点.(3)分别安装光电传感器,并使之与数据采集器相连接.(4)让小球从某一高度向下摆动,分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重力势能.(5)研究每一个测量点上机械能的总量有什么特点.五、数据处理代入数据计算比较(1)ΔEp=mgh,ΔEk=mv2,比较 gh 与 v2在误差范围内是否相等;(2)ΔEp=mg(h2-h1),ΔEk=m(v-v),比较 g(h2-h1)与(v-v)在误差范围内是否相等.作...