第九课时验证机械能守恒定律一、实验目标：1、进一步理解机械能守恒定律的确切含义及其守恒条件。2、理解实验原理，理解所测实验结果＜的原因。3、掌握实验数据处理的方法。——怎样选择纸带，怎样测出打印某点时的下落速度、下落高度及相应的动能增量和重力势能的减少量。二、实验原理（1）物体做自由落体运动时，只受重力作用，其机械能守恒，若物体自由下落h高度时速度为v,应有，故只要成立，即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。（2）测定第n点瞬时速度的方法是:测出与n点相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离和，由公式算出。（如下图）实验器材铁架台（带铁夹），打点计时器，重锤（带纸夹子），纸带、复写纸，导线、毫米刻度尺，学生电源。三、实验步骤1、把打点计时器按右图。安装在铁架台上，用导线将打点计时器与学生电源连接好。2、把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。3、接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应在纸上打出一系列的点。4、取下纸带，换上新的纸带重打几条（3-5条）纸带。5、在打出的各纸带中挑选出一条点迹清晰，且第1、2两打点间距离接受2毫米的纸带，在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4……并量出各点到位置O的距离、、、……并记入表格中。6、用公式，计算出各点对应的瞬时速度、、、……，并记录在表格中。7、计算打各点时重力势能的减少量mgh，和动能的增加量，并进行比较，看是否相等。将计算数值填入表格中。各打点123456下落高度速度结论2、注意事项打点计时要安装稳固，并使两位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2、实验中，需保持提纸带的手不动，待接通电源，打点计时器工作稳定后才松开纸带。3、所选纸带，要打点清楚，且第1、第2打点间的距离接近2mm。4、测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应下落高度要一次测量完成。5、不需测出物体质量，只需验证就行。误差分析1、由于测量长度而产生的误差属于偶然误差，减少误差的办法是测下落距离时要从第一个打点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完。2、重物下落时由于克服阻力（空气阻力、摩擦阻力）做功，其机械能并不严格守恒，而是要稍微减小一些，这使得下落中动能增加量略小于重力势能的减小量，即＜，这属于系统误差。考点应用例1：利用如下图（a）所示的装置做验证机械能守恒定律的实验，按正确的实验操作得到几条打上点迹的纸带，通常要求从其中挑选头两点（即0、1两点）间的距离接近2mm的纸带进行测量。但一位同学并未按此要求，却选取了一条操作正确、点迹清楚、但头两点（0与1点）间的距离明显小于2mm的纸带进行标点（标出0、1、2、3……等各实验点迹）、测量（测出各点与0点的高度差、、、……cm），见下图(b)。那么能否用它正确计算以比较点n位置处的动能与重力势能的对应关系（n=2、3、4……），即能否验证？，理由是，列出点n处瞬时速度的计算式（应用从纸带上读取的数据）cm/s。分析：本题的实验过程要求先接通电源、开动打点计时器，在纸带上记下初始位置，然后将纸带、重锤系统适时的无初速释放使之自由下落，所谓“适时”，最理想的情况是在振针刚好打在纸带上的一瞬间释放，纸带上的头两点的间隔就是自由落体在第一个0.02s内下落的高度，即=1.96mm≈2mm但这种情况的机会很少，通常是在振针两次敲击纸带之间的某个时刻松手释放。但只要是无初速释放，运动性质仍然是自由落体，只是纸带上头两点之间距离由于所经历的时间小于0.02s而较2mm要短些，因此完全可以用它进行验证机械能守恒的计算，即比较点n位置的动能与重力势能减少量进行验证。n点的瞬时速度为：点评：题中n=1的位置除外，原因是若用“某一段时间内的平均速度等于这段时间中点时刻的瞬时速度”来计算自由落体通过n=1位置的瞬时速度，数据就不完备了（落下的时间小于0.02s，因而不能用计算）。若n=2、3、4……，则点n处瞬时速度的计算式可列为例2：（1996·全国高考）在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得...
