9 实验：验证机械能守恒定律 在自由落体运动中，若物体下在自由落体运动中，若物体下落高度落高度h h 时的速度为时的速度为v ,v ,则则h hv v一、实验原理一、实验原理打点计时器、纸带、打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源铁夹）、学生电源等。等。夹子夹子打点计时器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台二、实验器材：二、实验器材：h1.1.选选择择重重物物时时，选选轻轻一一点点的的好好还还是是重重一一点点的的好？为什么？好？为什么？问题与讨论问题与讨论2.2.本实验要不要本实验要不要测量物体的质量测量物体的质量？3.3.为什么纸带上的前两个点间的距离应接近为什么纸带上的前两个点间的距离应接近2mm2mm？h起始点起始点1.1.为进行为进行“验证机械能守恒验证机械能守恒”实验，有下列器材可实验，有下列器材可选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必要的低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必要的器材是器材是_;_;缺少的器材缺少的器材 。秒表、天平、低压直流电源秒表、天平、低压直流电源低压交流电源、刻度尺、重物低压交流电源、刻度尺、重物2.2.在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，需直接测的实验中，需直接测量的物理量是（量的物理量是（ ）A A重物的质量重物的质量B B重力加速度重力加速度C C重物下落的高度重物下落的高度D D与下落高度对应的重物的瞬时速度与下落高度对应的重物的瞬时速度C C3.3.在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，甲、乙两条实验纸带，应选甲、乙两条实验纸带，应选_纸带纸带为好（图）为好（图）甲甲4.4.在验证机械能守恒定律时，如果以在验证机械能守恒定律时，如果以v v2 22 2为纵轴，为纵轴，以以h h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的的数值。数值。通过原点的直线通过原点的直线0hv 212g g 5. 5. 在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的的实验中，自由下落的重物质量为实验中，自由下落的重物质量为1 1 kgkg，如图所示，单位是，如图所示，单位是cmcm，g g取取9.8 9.8 m/sm/s2 2，O O、A A之间有几个计数点没画之间有几个计数点没画O O点是重物开始下落时打出的第点是重物开始下落时打出的第1 1个点个点(1)(1)从起点从起点O O到打下计数点到打下计数点B B的过程中的过程中重力势能的减少量重力势能的减少量E Ep p_，此过程中物体动能的增加量此过程中物体动能的增加量E Ek k_._.(2)(2)如果以为纵轴，以下降高度如果以为纵轴，以下降高度h h为横轴，根据多组数为横轴，根据多组数据绘出据绘出h h的图象，这个图象应该是的图象，这个图象应该是_ 0.491 J 0.480 J 过原点的倾斜直线过原点的倾斜直线 1.1.实验方法：验证自由落体运动中机械能守恒实验方法：验证自由落体运动中机械能守恒 2.2.要注意的问题、实验的误差来源要注意的问题、实验的误差来源3.3.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度度，等于相邻两点间的平均速度 6.6.为了验证物体在自由下落过程中机械能是守恒为了验证物体在自由下落过程中机械能是守恒的，将的，将m=0.5kgm=0.5kg的重物系上一纸带，得到如图所示的重物系上一纸带，得到如图所示的记录纸带，已知打点周期的记录纸带，已知打点周期T=0.02sT=0.02s（设当地的重（设当地的重力加速度力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2）计算打计算打A A、B B两点时重物下落的速率两点时重物下落的速率V VA A=_=_，V VB B=_=_以以A A、B B两点为例，两点为例，验证机械能是否守恒验证机械能是否守恒? ?E Ek k=_=_，mghmgh=_=_结论结论_1.5m/s1.5m/s2.1m/s2.1m/s0.54J0.54J0.53J0.53J在误差允许范围内机械能守恒在误差允许范围内机械能守恒4.4.某次某次“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，用的实验中，用6V6V、50Hz50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，图所示，O O点为重锤下落的起点，选取的计数点点为重锤下落的起点，选取的计数点为为A A、B B、C C、D D，各计数点到，各计数点到O O点的长度已在图上点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s9.8m/s2 2，若重，若重锤质量为锤质量为1kg1kg。打点计时器打出打点计时器打出B B点时，重锤下落的速度点时，重锤下落的速度v vB B=_=_m/sm/s，重锤的动能，重锤的动能E EkBkB= = J J。从开始下落算起，打点计时器打从开始下落算起，打点计时器打B B点时，重锤的重力势能点时，重锤的重力势能减小量为减小量为 J J。根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出开始到打出B B点的过程中，得到的结论是点的过程中，得到的结论是 。 1.1751.175 0.690.69 0.690.69 机械能守恒机械能守恒 2.2.在在“验证机械能的转化和守恒验证机械能的转化和守恒”的实验中，已知打点计的实验中，已知打点计时器所用的电源的频率为时器所用的电源的频率为50Hz50Hz，查得当地重力加速度为，查得当地重力加速度为g=9.8m/sg=9.8m/s2 2, ,测得所用的重物的质量为测得所用的重物的质量为1.00kg1.00kg。实验中得到。实验中得到一条如图所示点迹清晰的纸带，把第一个点记作一条如图所示点迹清晰的纸带，把第一个点记作O O，另选连，另选连续的续的4 4个点个点A A、B B、C C、D D作为测量的点，经测量知道作为测量的点，经测量知道A A、B B、C C、D D各点到各点到O O点的距离分别为点的距离分别为62.99cm62.99cm、70.18cm70.18cm、77.76cm77.76cm、85.73cm85.73cm，根据以上数据，可知重物由，根据以上数据，可知重物由O O点运动到点运动到C C点，重力点，重力势能的减少量等于势能的减少量等于_焦，动能的增加量等于焦，动能的增加量等于_焦焦( (取取3 3位有效数字位有效数字) )。7.627.627.577.57