7.9實驗報告：驗證機械能守恒定律

實驗：驗證機械能守恒定律 班級 姓名 學號 一、實驗目的： 利用自由落體運動驗證機械能守恒定律 。二、實驗原理：1、機械能守恒定律的內(nèi)容是： 。 在本實驗中，選擇物體作自由落體運動來驗證機械能守恒的理由是： 。2、如圖所示為實驗裝置圖，借助打點計時器打出的紙帶（如下圖所示），可以測出物體自由下落的 和 。打第n個計數(shù)點時的瞬時速度等于以該時刻為中間時刻的某一段時間內(nèi)的平均速度。即vn=3、在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能保持不變?nèi)粑矬w某時刻瞬時速度為v，下落高度為h，則重力勢能的減少量為mgh，動能的增加量為mv2，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗證了機械能守恒定律0123n-1nn+1=S1S2S3SnSn+1hn-1hn+1三、實驗器材：四 、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理1按上圖裝配器材，接好電路2打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復做35次實驗3選紙帶：分兩種情況說明用驗證 這是以紙帶上第一點（起始點）為基準驗證機械能守恒定律的方法。由于第一點應是重物做自由落體運動開始下落的點，所以應選取點跡清晰且第1、2兩點間的距離接近2mm的紙帶。用驗證 這是回避起始點的人為不確定性，在紙帶上選擇后面清晰的任兩點驗證機械能守恒定律的方法。由于重力勢能的相對性，處理紙帶時選擇適當?shù)狞cA為基準點，只要計算出到后面任一點B過程中的勢能減少量和動能增量就可以了。這樣，紙帶上打出起始點0后的第一個0.02s內(nèi)的位移是否接近2mm，以及第一個點是否清晰也就無關緊要了。 本次實驗我們采用第二種方案。4數(shù)據(jù)記錄和處理：(富陽地區(qū)重力加速度為：9.793m/s2) 第二種方法（取清晰區(qū)域A點，其后再取若干點B1、B2、B3、B4、B5）各個點AB1B2 B3B4B5下落的高度hn/m/瞬時速度vn/ms-1/勢能減少量mghn/動能增加量/結(jié)論五 、實驗注意事項和簡要誤差分析：1、組裝實驗裝置時要注意什么問題？2、從減少無誤差的角度看，應該選擇什么樣的物體自由落體運動？4、實驗時，手通過紙帶提著重物釋放，此操作有何要求？3、高度的測量要注意什么問題？4、如何計算瞬時速度？（、vn=哪種方法是正確的？）5、你認為本實驗中的偶然誤差和系統(tǒng)誤差主要來源于哪些方面？六、課后練習1在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中要用工具測量和通過計算得到的有()A重錘的質(zhì)量B重力加速度C重錘下落的高度D與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度2在“驗證機械能守恒定律”的實驗中(1)實驗的研究對象是_(2)供選擇的重物有以下四個應選擇()A質(zhì)量為200g的鉤碼B質(zhì)量為10g的砝碼C質(zhì)量為200g的木球D質(zhì)量為10g的塑料球(3)給電磁打點計時器提供的電源如下，應選擇()A4節(jié)干電池B3節(jié)蓄電池C學生電源4V6V，交流輸出D學生電源4V6V，直流輸出3在驗證機械能守恒定律的實驗中（1）從下列器材中選出實驗所必須的，其編號為_.A.打點計時器（包括紙帶）； B.重物； C.天平；D.毫米刻度尺； E.秒表； F.運動小車.（2）打點計時器的安裝放置要求為 ；開始打點計時的時候，應先 ，然后_.（3）實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是 ，使重物獲得的動能往往_。為減小誤差，懸掛在紙帶下的重物應選擇_.（4）如果以v2/2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的(v2/2)-h圖線是_ ，該線的斜率等于_.（5）釋放紙帶前的瞬間，重錘和手的位置合理的是 （填“甲”、“乙”或“丙”）4用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中，根據(jù)紙帶算出相關的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸，以h為橫軸，畫出的圖象應是下圖中的哪一個？其斜率又表示什么？紅外線金屬球發(fā)射器接收器h時間顯示器5在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，小明同學利用傳感器設計實驗：如圖所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，改變小球下落高度h，進行多次重復實驗。此方案驗證機械能守恒定律方便快捷。（1） 在處理數(shù)據(jù)時，計算小球下落h高度時速度v的表達式為 ；（2） 為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，應作下列哪一個圖象？ ；Ah-t圖象 Bh-圖象 Ch-t圖象 Dh-圖象6在利用電火花計時器驗證機械能守恒的實驗中，如果紙帶上前面幾點比較密集，不夠清晰，可舍去前面比較密集的點，在后面取一段打點較為清晰的紙帶，同樣可以驗證。如圖所示，取O點為起始點，各點的間距已量出并標在紙帶上，所用交流電的頻率為50Hz，若重錘的質(zhì)量為m，g=9.80m/s2。當計時器打A點時重錘下落的速度是 m/s；這時它的動能是_J。 當計時器打F點時重錘下落的速度是 m/s；這時它的動能是