山西洪洞一中高一物理組 雷強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證物體做自由落體運(yùn)動過程中驗(yàn)證物體做自由落體運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒。 實(shí)驗(yàn)原理1 1、在只有重力做功的自由落體運(yùn)動中，、在只有重力做功的自由落體運(yùn)動中，物體的重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，但物體的重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒，若物體某時刻即時總的機(jī)械能守恒，若物體某時刻即時速度為速度為v v，下落高度為，下落高度為h h，恒有：，恒有： 212mvmgh01234實(shí)驗(yàn)原理2 2、借助打點(diǎn)記時器，通過紙帶、借助打點(diǎn)記時器，通過紙帶測出重物某時刻高度測出重物某時刻高度h h和該時刻和該時刻的即時速度的即時速度v vt t，即可驗(yàn)證機(jī)械，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。能守恒定律。01234實(shí)驗(yàn)原理3 3、測定第、測定第n n點(diǎn)的即時速度的方法點(diǎn)的即時速度的方法是：測出第是：測出第n n點(diǎn)的相鄰的前、后兩點(diǎn)的相鄰的前、后兩段相等時間段相等時間T T內(nèi)下落的距離由下列內(nèi)下落的距離由下列公式算出：公式算出： 12nnnSSvT112nnnddvT或01234S3S4d4d2實(shí)驗(yàn)儀器 鐵架臺（帶鐵夾）、打點(diǎn)記時器、重鐵架臺（帶鐵夾）、打點(diǎn)記時器、重錘（帶紙帶夾子）、紙帶幾條、復(fù)寫紙片、錘（帶紙帶夾子）、紙帶幾條、復(fù)寫紙片、導(dǎo)線、導(dǎo)線、直尺直尺、學(xué)生電源、學(xué)生電源 實(shí)驗(yàn)步驟(1)(1)按圖把打點(diǎn)記時器安裝在鐵架臺按圖把打點(diǎn)記時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)記時器與學(xué)生電源上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)記時器與學(xué)生電源連好。連好。 (2)(2)把紙帶的一端在重錘上用架子固定好，另一把紙帶的一端在重錘上用架子固定好，另一端端穿過記時器限位孔穿過記時器限位孔，用手，用手豎直豎直提起紙帶使重錘提起紙帶使重錘停靠在打點(diǎn)記時器附近?？吭诖螯c(diǎn)記時器附近。 實(shí)驗(yàn)步驟(3)(3)先接通電源先接通電源，后松手讓重錘帶著，后松手讓重錘帶著紙帶下落。紙帶下落。 (4)(4)重復(fù)幾次，得重復(fù)幾次，得3535條紙帶。條紙帶。 (5)(5)在打好點(diǎn)的紙帶中挑選在打好點(diǎn)的紙帶中挑選點(diǎn)跡清晰點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上在起始點(diǎn)標(biāo)上O O ，以后各依次標(biāo)上，以后各依次標(biāo)上1 1、2 2、3.3.用刻度尺測出對應(yīng)高度用刻度尺測出對應(yīng)高度h h1 1、h h2 2、h h3 3 第一個間隔，一定要求是第一個間隔，一定要求是2mm左右嗎左右嗎實(shí)驗(yàn)步驟(6)(6)應(yīng)用公式應(yīng)用公式 計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的速度計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3. . (7)(7)計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的勢能減少量和計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的勢能減少量和動能的增加量進(jìn)行比較。動能的增加量進(jìn)行比較。 注意事項(xiàng)（1 1）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)記時器的安裝，兩紙帶限位）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)記時器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力（2 2）實(shí)驗(yàn)時，必須先接通電源，讓打點(diǎn)記時）實(shí)驗(yàn)時，必須先接通電源，讓打點(diǎn)記時器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落（3 3）打點(diǎn)記時器必須接）打點(diǎn)記時器必須接50Hz50Hz交流低壓電源交流低壓電源. .（4 4）必須保留紙帶上打出點(diǎn)跡的第一點(diǎn)）必須保留紙帶上打出點(diǎn)跡的第一點(diǎn), ,且且第第1 1、2 2點(diǎn)間距約為點(diǎn)間距約為2mm2mm的紙帶誤差小。的紙帶誤差小。（5 5）實(shí)驗(yàn)中，只要驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)中，只要驗(yàn)證ghgh是否等于是否等于v v2 2/2/2即可，即可，不用測重錘的質(zhì)量。不用測重錘的質(zhì)量。誤差分析：由于重錘克服阻力作功，所誤差分析：由于重錘克服阻力作功，所以動能增加量略小于重力勢能減少量。以動能增加量略小于重力勢能減少量。 思維能力訓(xùn)練 為進(jìn)行為進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)，有下實(shí)驗(yàn)，有下列器材可選用：鐵架臺、打點(diǎn)記時器、復(fù)寫列器材可選用：鐵架臺、打點(diǎn)記時器、復(fù)寫紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、導(dǎo)線、電紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、導(dǎo)線、電鍵、天平，其中不必的器材是鍵、天平，其中不必的器材是_;_;缺少的器材是缺少的器材是_。秒表、天平秒表、天平、低壓直流電源、低壓直流電源低壓交流電源低壓交流電源、刻度尺、重物、刻度尺、重物思維能力訓(xùn)練 在在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)記的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)記時器所用的電源的頻率時器所用的電源的頻率50Hz50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，查得?dāng)?shù)刂亓铀俣葹闉間=9.8m/sg=9.8m/s2 2, ,測得所用的重物的質(zhì)量為測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg1.00kg。實(shí)。實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖所示點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個驗(yàn)中得到一條如圖所示點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個點(diǎn)記作點(diǎn)記作O O，另選連續(xù)的，另選連續(xù)的4 4個點(diǎn)個點(diǎn)A A、B B、C C、D D作為測量的作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道點(diǎn)，經(jīng)測量知道A A、B B、C C、D D各點(diǎn)到各點(diǎn)到O O點(diǎn)的距離分別點(diǎn)的距離分別為為62.99cm62.99cm、70.18cm70.18cm、77.76cm77.76cm、85.73cm85.73cm，根據(jù)以，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由上數(shù)據(jù)，可知重物由O O點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到C C點(diǎn)，重力勢能的減點(diǎn)，重力勢能的減少量等于少量等于_焦，動能的增加量等于焦，動能的增加量等于_焦焦( (取取3 3位有效數(shù)字位有效數(shù)字) )。7.627.57Vc=3.89m/s 思維能力訓(xùn)練 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的定律時，如果以在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的定律時，如果以v v2 2/2/2為縱軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的為縱軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的v v2 2/2-h/2-h圖線應(yīng)是圖線應(yīng)是_，才能驗(yàn)證機(jī)，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒，械能守恒，v v2 2/2-h/2-h圖的斜率等于圖的斜率等于_的數(shù)值。的數(shù)值。 過原點(diǎn)過原點(diǎn)O的傾斜直線的傾斜直線重力加速度重力加速度g