2.6实验3单摆验证机械能守恒定律

实验3 单摆验证机械能守恒定律

【实验目的】

验证机械能守恒定律。

【实验器材】

铁架台、细线（长约0.5m）、小钢球、画有等高标记线的背景板、光电门传感器、数据采集器、计算机。

实验装置图如图所示。

【实验原理】

物体在摆动过程中的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒。设物体自高为h处释放，摆至最低点时的速度为v，则mgh= 。利用光电门测出物体在最低点的速度，即可验证机械能是否守恒。

【实验设计与步骤】

在图所示的背景板上摆球运动过程中的最低点处固定一光电门，仔细调整光电门的高低位置，使得摆球通过光电门时恰好摆球中心水平直径挡光，即挡光长度为摆球d，在数字计时器上读出挡光时间t，可计算出摆球通过光电门时的速度为v= ，求出动能E ；测出摆球释放点距摆球运动过程中最低点的垂直距h，以最低点为参考平面，分别计算两侧最高点的重力势能E ，比较E 和E 是否相等，验证机械能守恒。

1.在图所示的背景板上摆球运动过程中的最低点处固定一光电门，仔细调整光电门

的高低位置，使得摆球通过光电门时摆球中心水平直径恰好挡光。

2.把小钢球用细线悬挂起来，把小球依此拉到宝鸡县A、B、C、D点处释放，并分别

记录摆球释放点距离摆球运动过程中最低点的垂直距离h。

3.分别记录上述四种情况下摆球通过最低点时的速度v。

【实验数据记录与分析】

参考实验数据及处理结果见表.

表

m=0.028kg，g=9.8m/s ，d=1.91cm

结论：在误差允许的范围内机械能守恒。

【问题与讨论】

1、小球摆动过程中的能量是如何转化的

答：小球在向下摆动的过程中重能势能转化为动能，向上摆动的过程中动能转化为重力势能。

2、小球摆动过程中机械能会不会变化

答：小球摆动过程中机械能保持不变。

3、小球所受到各个力做功的情况如何

答：小球在向下摆动的过程中重力做正功，在向上摆动的过程中重力做负功，整个过程中拉力不做功。