实验：验证机械能守恒定律

实验：验证机械能守恒定律知识点包括实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、实验结论、误差分析、注意事项、实验方法的迁移与拓展等部分，有关实验：验证机械能守恒定律的详情如下：

一、实验目的

验证机械能守恒定律。

二、实验原理

通过实验,求出做自由落体运动物体重力势能的减少量和相应过程动能 的增加量,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律。

三、实验器材

打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物(带夹子)、刻度尺、铁架台 (带铁夹)、导线。

四、实验步骤

1.安装置:按实验原理图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架 台上,接好电路。

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① 靠近 打点计时器的地方。先 ② 接通电源 ,后③ 松开纸带 ,让重物带着纸带④ 自由 下落。 更换纸带重复做3~5次实验。

3.选纸带

(1)用mgh=来验证,应选点迹清晰且1、2两点间距离小于或接近⑤ 2 mm 的纸带。

(2)用验证时,只要A、B之间的点迹清晰即可选用。

五、实验结论

在误差允许的范围内,自由落体运动过程机械能守恒。

六、误差分析

1.测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0点量起,用刻 度尺一次将所打各点对应的下落高度测量完,二是多测几次取平均值。

2.系统误差:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加 量必定稍⑥ 小 于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法 是调整安装的器材,尽可能地减小阻力。

七、注意事项

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.应选用质量大、体积小、密度大的重物。

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.测重物下落的高度h应用刻度尺直接测量,计算某时刻的瞬时速度时 应用vn=⑦ ,不能用或vn=gt来计算。

实验方法的迁移与拓展

1．方案一

如图甲所示，用光滑斜面和小车验证机械能守恒定律，在打出的小车拖动的纸带上取两点A、B，分别求出它们对应的速度v_A、v_B，测出斜面的高度h、长度L及A、B之间的距离L₀.只需要验证关系式成立，即可验证小车沿光滑斜面下滑的过程中机械能是守恒的．

2．方案二

如图乙所示，用斜槽、钢球等器材验证钢球从斜槽滚下过程中的机械能守恒，从斜槽某高度处固定点A由静止开始释放钢球，重复多次，找出平均落地点P，测量A点到桌面的高度h₁，斜槽末端到O点的高度h₂，O点到P点的距离x.由平抛运动知识可知x＝v₀t及，得钢球做平抛运动的初速度，以桌面为零势能面，则钢球在A点的重力势能E_p＝mgh₁，钢球在平抛运动起始点的动能.若E_p＝E_k，得.即只要，那么机械能就守恒．

3．方案三

利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图丙所示，从与光电门连接的数字计时器上读出遮光条通过光电门1和光电门2的时间Δt₁、Δt₂，用天平测量出滑块和遮光条的总质量M及托盘和砝码的总质量m，用刻度尺测量出遮光条宽度l，从导轨标尺上读出两光电门之间的距离L，则滑块通过光电门1、2时系统的总动能分别为，，而系统重力势能的减少量ΔE_p＝mgL，如果ΔE_p＝E_k2－E_k1，则验证了机械能守恒定律．