第 9 节 实验：验证机械能守恒定律理解领悟本实验属验证性学生实验，实验目的是利用重物的自由下落验证机械能守恒定律。要掌握实验的方法与技巧、实验数据的采集与处理，分析实验误差，从而不仅从理论上了解机械性能守恒定律，而且通过实际观测从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解。教材中介绍了测量瞬时速度的更为简单而准确的方法，要明白其道理。基础级1. 实验原理用研究物体自由下落的运动来验证机械能守恒定律的实验原理是：忽略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒，即动能的增加等于重力势能的减少。具体地说：① 若以重物下落的起始点 O 为基准，设重物的质量为 m，测出物体自起始点 O 下落距离 h 时的速度 v，则在误差允许范围内，由计算得出mghmv 221，机械能守恒定律即被验证。② 若以重物下落过程中的某一点 A 为基准，设重物的质量为 m，测出物体对应于 A 点的速度 vA ，再测出物体由 A 点下落△h 后经过 B 点的速度 vB，则在误差允许范围内，由计算得出 hmgmvmvAB222121，机械能守恒定律即被验证。2. 操作步骤实验时，可按以下步骤进行：① 用天平称出重物的质量；② 把打点计时器固定到桌边的铁架台上；③ 把打点计时器接到低压交流电源上；④ 把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度；⑤ 接通电源，释放纸带；⑥ 断开电源，调整纸带，重做两次；⑦ 拆掉导线，整理仪器；⑧ 用毫米刻度尺测出计数点间的相关距离，记录数据，并计算出结果，得出结论。3. 纸带的选取关于纸带的选取，我们分两种情况加以说明：① 用mghmv 221验证 这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。由于第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹清晰且第 1、2两点间的距离接近 2mm 的纸带。② 用hmgmvmvAB222121验证 这是回避起始点，在纸带上选择后面的某两点验证机械能守恒定律的方法。由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点，势能的大小不必从起始点开始计算。这样，纸带上打出起始点 O 后的第一个 0.02s 内的位移是否接近 2mm，以及第一个点是否清晰也就无关紧要了。实验打出的任何一条纸带，只要后面的点迹清晰，都可以用于计算机械能是否守恒。 当然，实验开始时如果不是用手提着纸带的上端，而是用夹子夹住纸带的上端，待开始打点后再松开夹子释放纸带，打点计时器打出的第一...
