实验六 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，由公式可得第 n 个点的速度 vn＝。三、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)。四、实验步骤1．安装器材：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、…。五、数据处理1．求瞬时速度：由公式 vn＝可以计算出重物下落 hn的高度时对应的瞬时速度 vn。2．验证守恒：方案一：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。方案二：任取两点计算。① 任取两点 A、B 测出 hAB，算出 mghAB。② 算出 mv－mv 的值。③ 在实验误差允许的条件下，若 mghAB＝mv－mv 成立，则验证了机械能守恒定律。方案三：采用图象法。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，根据实验数据绘出 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、误差分析1．偶然误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从 0 点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值。2．系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量 ΔEk＝mv必定稍小于重力势能的减少量 ΔEp＝mghn，选用质量大、体积小的物体为重物，尽可能地减小阻力。七、注意...
