验证机械能守恒定律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，看它们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．第4课时实验六验证机械能守恒定律2．计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离xn和xn＋1，由公式vn＝或vn＝算出，如图5－4－1所示．图5－4－1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)．一、仪器安装1．按图5－4－2将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．二、打纸带和选纸带2．打纸带：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．选纸带：分两种情况说明(1)应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带．若1、2两点间的距离大于2mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的．这样，第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选．(2)用＝mgΔh验证时，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，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用．三、数据处理及验证4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3…利用公式vn＝计算出点1、点2、点3……的瞬时速度v1、v2、v3……5．验证方法一：利用起始点和第n点计算．代入ghn和，如果在实验误差允许的条件下ghn＝，则机械能守恒定律是正确的．方法二：任取两点计算．(1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB.(2)算出的值．(3)若在实验误差允许的条件下ghAB＝，则机械能守恒定律是正确的．方法三：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，然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给出—h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒．1．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力．2．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．3．应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落．4．纸带长度应选用60cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量．5．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，况且用vn＝gtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，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＝或hn＝计算得到．【例1】关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：A．用天平称出重物和夹子的质量B．将重物系在夹子上C．将纸带穿过打点计时器，上端用手提着，下端夹在系有重物的夹子上，再把纸带向上拉，让夹子静止靠近打点计时器处D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V(电源暂不接通)E．把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点，进行测量并记录数据G．用秒表测出重物下落时间H．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次实验K．在三条纸带中，选出较好的一条L．进行计算，得出结论，完成实验报告M．拆下导线，整理器材对于本实验以上步骤中，不必要的有________；正确步骤的合理顺序是________(填写代表字母)．解析：根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.答案：A、GEDBCHIJKFLM【例2】某同学做“验证机械能守恒定律”实验时不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了，测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图5－4－3所示．已知打点计时器的工作频率是50Hz，重力加速度g＝9.8m/s2.(1)...
