第 30 讲 验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律。二、实验器材铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹)。考点一 实验原理与操作一、实验原理1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为 v，下落高度为 h，则重力势能的减少量为 mgh，动能的增加量为 mv2，看 gh 和 v2在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。2．计算打第 n 个点时瞬时速度的方法：如图所示，由公式可得打第 n 个点时的速度 vn＝。二、实验步骤1．将调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。2．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 3～5 次实验。3．从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近 2 mm 并且点迹清晰的纸带进行测量。4．在挑选的纸带上，记下第一点的位置 O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、…并量出各点到位置 O 的距离，这些距离就是物体运动到点 1、2、3、4、…时下落的高度 h1、h2、h3、h4、…。三、注意事项1．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整到同一竖直平面内，以减小摩擦阻力。2．重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差。3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。4．测量下落高度时，为了减小测量值 h 的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在 60～80 cm 之间。5．不需测出物体质量，只需验证 v＝ghn即可。6．速度不能用 vn＝gtn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，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 hn＝gt 或 hn＝计算得到。四、实验改进1．物体下落过程中通过某一位置的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除计算速度时测量长度带来的偶然误差。2．整个实验装置可以放在真空的环境中操作，如用牛顿管和频闪照相进行验证，以消除由于...
