验证机械能守恒定律

实验:验证机械能守恒定律


1.实验目的:验证物体做自由落体运动时机械能守恒.巩固由纸带求瞬时速度的方法,体验误差分析.


2.实验原理:自由下落的物体只有重力做功,若减小的势能等于增加的动能,即:-△Ep=△Ek,则物体机械能守恒.


3.实验的方法:让连着纸带的重物由静止自由下落,重物下落的高度h,和下落高度h时重物的速度v,可根据纸带得出.看gh=1/2v2是否成立?

image.png

4.实验器材:铁架台,重锤,打点计时器,低压交流电源,电键,刻度尺,复写纸,纸带,导线.


5.实验步骤:
(1)按装置图安装好器材,注意打点计时器板面竖直,保证两个限位孔中心在同一竖直线上,并用导线将计时器接到低压交流电源上.
(2)将长约1米的纸带一端用小夹子固定在重物上后,另一端(上端)穿过打点计时器限位孔,用手提着纸带,使重物静止并靠近计时器的下方.
(3)接通电源,让重物带动纸带自由下落,计时器在纸带上打下一系列的点.
(4)换几次纸带,重复上述(2)、(3)步骤.
(5)在所得到的纸带中,选取点迹清晰、且第一、二两点间的距离接近2mm的3条纸带进行测量.先记下第一点作为O点,再在纸带上点迹清晰部分依次连续地选取三个计数点,且相邻两计数点间的时间相等,设为T,如图所示的DEF三点,用刻度尺测出距O点到E点的距离设为hi,以及DF间的距离s
(6)用公式vi=s/t,计算出E点对应速度.
(7)看势能减少量mghi是否等于动能增加量1/2mvi2


6.实验结论:重物自由下落时机械能守恒.


7.实验中应注意事项
(1)因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值,所以不必测量物体的质量m,而只需验证1/2vn2=ghn就行了.
(2)打点计时器要竖直架稳,使板面在同一竖直平面内,其两限位孔中心要在同一竖直线上,以尽量减少纸带与打点计时器间的摩擦阻力作用.
(3)实验时,必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落.
(4)测量下落高度时,都必须从起始点算起,不能弄错.为了减小测量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些.
(5)由于实验中不可避免地存在纸带与限位孔、振针间的摩擦及空气阻力作用,因此减小的重力势能值△Ep要大于增加的动能值△Ek