七、验证机械能守恒定律

　　（一）目的

　　验证机械能守恒定律

　　（二）器材

　　铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤（带纸带夹子）、纸带、复写纸片、刻度尺、导线、低压交流电源.

　　（三）原理

　　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可以相互转化. 但总的机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出物体的瞬时速度v，从而验证物体在自由下落过程中重力势能的减少量 与物体动能增加量 相等.

　　（四）步骤

　　1．按图实7-1所示把打点计时器安装在铁架台上，连好电源.

　　2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，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，先打开打点计时器的开关，后松手让重锤带着纸带自由下落.

　　4．换几条纸带，重复上面的实验.

　　5．在取下的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量.先记下第一点O的位置，再依次取五个点1、2、3、4、5，用刻度尺测量各计数点到O点的距离h1、h2……h5.

　　6．用公式 计算出各点的速度v1、v2……

　　7．计算各点对应的重力势能的减少量mghn，和动能增加量 进行比较.

　　（五）数据记录及处理

　　g=9.8m/s2，T=0.02s

　　计数点 h（m) v (m/s) mgh  

　　A hOA= vA=

　　B hOB= vB=

　　C hOC= vA=

　　D hOD= vE=

　　E hOE= vE=

　　比较mgh与 是否相等

　　（六）注意事项

　　1．安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩 擦阻力.

　　2．实验时，必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源：让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点.

　　3．测量高度h时，应从起始点算起，为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带不宜过长，有效长度可60～80 cm.

　　4．不需要测出重物质量，实际只需要验证 就行了.

　　5．由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以动能增加量 必定小于重力势能减少量 .

　　（七）例题分析

　　例1：用落体法验证机械能能守恒定律中：

　　（1）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为：            ；

　　A．打点计时器（包括纸带）  B．重锤

　　C．天平    D．毫米刻度尺    E．秒表    F．运动小车

　　（2）打点计时器开始打点的时候，应该先           ，然后        ；

　　（3）实验中产生系统误差的主要原因是                    ，使重锤获得的动能往往                  .为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择                  .

　　（4）如果以v2/2为横轴，以h为纵轴，根据实验数据绘出的v2/2—h图线是        ，