高一物理必修2验证机械能守恒定律一、教材概述本实验属验证型学生实验，实验目的是验证机械能守恒定律．用研究物体自由下落的运动来验证机械能守恒定律的原理是：忽略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒．即重力势能的减少等于动能的增加，设物体的质量为m，测出下落距离为h时的速度为v，则在误差允许范围内，由计算得出，机械能守恒定律即被验证．根据本实验的测算要求，实验中所需实验器材有：铁架台、铁夹、打点计时器、学生用低电源、纸带、重物、米尺、导线若干．本实验的实验目的就是通过使用打点计时器测算瞬时速度来验证机械能守恒定律．本实验是让重物固定在纸带上，让纸带穿过打点计时器．使重物在靠近计时器的地方从静止开始自由下落，计时器在纸带上打下一系列小点．从纸带上可分析出重物下落距离分别为h1、h2、h3、……时的速度v1、v2、v3、……，若在实验允许误差范围内有，，，，……，机械能守恒定律就被验证了．由于重物和纸带在下落过程中要克服阻力(主要是打点纸带所受到的阻力)做功，所以势能的减小量稍大于动能的增加量．二、方法指导用心爱心专心图7-10-11．实验设备的安装做好本实验的关健是尽量减小重物下落时纸带所受到的阻力，所以选择好实验设备和安装方式是减小阻力的有效方法．电火花计时器比电磁打点时器对纸带的阻力小，用图7-10-2中的安装方式比用图7-10-1的安装稳定，纸带运动中的阻力也小．2．实验操作的步骤(1)安装时为使纸带受到的阻力尽可能小，打点计时器要安装的稳定，并且打点计时器平面在垂直方向．如图7-10-2所示，可以让打点计时器紧靠铁架台或桌面．(2)选择质量好的纸带，穿过打点计时器的两个限位孔，再把系有重物的夹子夹上．先把纸带提到图示位置，先接通电源，再放开纸带，让重物牵引着纸带自由下落，即可在纸带上打出点迹．(3)更换纸带，同样的再打几条以备选用．(4)选取第1、2两点间距离接近2mm的纸带进行测量．(5)在起始点标上O，以后各依次标上1，2，3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、……．(6)应用公式计算出各点的对就即时速度v1、v2、v3．(7)计算各点对应的重力势能减少量和动能增量进行比较．3．实验操作的技巧用心爱心专心图7-10-2打点计时器纸带重锤铁架台桌子为减小纸带运动过程中的阻力，在释放纸带前，用手提住纸带的上端，可以稍微上下左右移动纸带，寻找一个手感阻力量小的位置，使纸带竖直且不与槽边接触再释放，这样的操作会使得到数据更理想．4．纸带选取的要求挑选纸带时要在点迹清晰的纸带中，再挑选出第一、二两点间的距离接近2mm的纸带进行测量．5．实验数据的采集在挑选出的纸带上，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、……并量出为到位置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、……．根据在匀变速运动中，时间t内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度，可算出点1到点3之间的距离等于，由算出平均速度就是物体下落到h2时的瞬时速度v2、，式中，纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s．用这种方法计算出物体在打下点2、3、4、……时的速度v2、v3、v4、……6．实验数据的处理把实验数据填入下表，也可以自己另行设计，算出重物运动到点2、3、4、……时减少的重力势能、、、……和增加的动能、、、……根据机械能守恒用心爱心专心定律，比较与，与，与，……比较结果与理论上的是否一致？计算时g取当地的数值．三、问题讨论1．为什么选用纸带应尽量挑选第1、2两点间的距离接近2mm的纸带？计时器每隔0.02s打一次点，自由落体运动在最初0.02s内下落的距离．如果纸带是在打第一个点时的瞬间开始下落，那么纸带每一、二两点间的距离应该为2mm，如果纸带是在打第一个点后某一时刻开始下落，那么第一个点与第二个点间的时间就没有0.02s，例如纸带是在打第一个点后0.005s瞬间开始下落，那么第一个点与第二个点间的时间就只有0.02s－0.005s=0.015s了，距离也就小于2mm．这样对h2、h3、h4、……和v2、v3、v4、……的计算都会产生影响，也就影响了最后的比较．2．为什么可以不用测量重锤的质量？因为...
