动能定理和机械能守恒定理实验报告
动能定理与机械能守恒定律
动能定理与机械能守恒定律动能定理与机械能守恒定律是物理学中两个重要的概念。
它们揭示了能量在物理系统中的转化和守恒，为我们理解和解释运动、力学以及自然界中许多现象提供了基础。
动能定理是描述物体的运动与其动能之间关系的定律。
它表达了物体的动能与物体所受的作用力之间的关系。
根据动能定理，物体的动能等于物体所受的合外力对其所做的功。
换句话说，动能是由于外力对物体做功而产生的。
这个定理可以用公式表示为：动能等于物体的质量乘以其速度的平方的一半。
简而言之，动能定理说明了物体的动能是由于作用力对其做功而产生的。
机械能守恒定律是指在一个封闭的系统中，机械能的总和保持不变。
机械能包括物体的动能和势能。
动能是物体运动时具有的能量，势能是物体由于位置或形状而具有的能量。
根据机械能守恒定律，当一个物体在一个封闭的系统中运动时，它的动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变。
这个定律可以理解为能量在系统内部的转化与平衡关系。
动能定理和机械能守恒定律之间有着密切的联系。
首先，动能定理可以用来推导和解释机械能守恒定律。
根据动能定理，当一个物体受到外力做功时，物体的动能会增加。
而根据机械能守恒定律，当物体的动能增加时，它的势能会减少，反之亦然。
这表明了动能和势能之间的转化关系，并且保持了机械能的总量不变。
其次，动能定理和机械能守恒定律在解决物理问题中具有重要的应用价值。
通过运用这两个定律，我们可以分析和计算物体在不同情况下的运动和能量转化。
例如，我们可以利用动能定理来计算一个汽车在制动过程中所消耗的能量，或者利用机械能守恒定律来解释一个摆锤在振动过程中动能和势能的变化。
这些应用帮助我们更好地理解物理世界，并且为科学研究和实践提供了指导和依据。
总之，动能定理和机械能守恒定律是物理学中基础而重要的概念。
它们对于理解和解释物体运动和能量转化具有重要意义。
通过学习和应用这些定律，我们可以更好地理解自然界中的各种现象，并且在实际问题的解决中发挥作用。
动能定理和机械能守恒
动能定理和机械能守恒动能定理和机械能守恒是物理学中两个重要的概念。
这两个概念分别讨论了物体的运动和能量的转换。
本文将从定义、原理、适用范围、实际应用等方面详细讲解这两个概念。
一、动能定理动能定理是物理学中描述物体运动的定理。
它描述了一个物体的动能随时间的变化规律。
在许多情况下，物体的运动状态与物体所受力的关系密切相关，而动能定理就是描述这种关系的定理。
动能定理可以简单地表述为：物体的动能转化率等于作用于物体上的力的功率。
也就是说，动能定理描述了物体的运动是否会改变物体的动能，以及这种变化的速率和力的功率之间的关系。
动能定理可以用数学形式表示为：F·v = mvdv/dt。
其中F表示作用在物体上的力，v表示物体的速度，m表示物体的质量，v表示物体的速度。
动能定理适用于任何物体的运动，无论这个物体的质量大小、运动的速度以及受力的大小。
因此，动能定理是物理学中基础且重要的定理之一。
二、机械能守恒定律机械能守恒定律是物理学中描述能量转换的定律。
机械能即为动能与势能之和，也就是在力学系统内显性的有效能量。
机械能包括了物体在移动中的动能以及由于重物位置高度不同而产生的重力势能。
机械能守恒定律指出物体在运动过程中，机械能总是保持不变。
也就是说，当物体只受重力和弹性力两种基本力作用时，它的机械能是守恒的。
机械能守恒定律可以用数学公式表示：E=K+V，其中E表示机械能，K表示动能，V表示势能。
机械能守恒定律被广泛应用于各种力学系统中。
它不仅适用于简单系统，如质点系统、机械振子等，也适用于复杂的力学系统，例如自由落体运动、弹簧振动等。
三、应用及意义动能定理和机械能守恒定律是物理学中两个重要的概念，它们对于解决各种物理学问题都有重要的应用。
在机械动力学中，我们可以使用动能定理来解决两个主要问题。
一是确定一个运动物体的速度，需要知道物体的质量和受力情况。
二是确定力的大小，已知物体的质量和速度情况，需要求出力的功率。
动能定理和机械能守恒
动能定理和机械能守恒动能定理和机械能守恒一、引言在物理学中，动能定理和机械能守恒是两个基本的定理。
动能定理描述了一个物体的动能与其所受力的关系，而机械能守恒则说明了一个封闭系统中的机械能总量不变。
这两个定理在解决物体运动问题时具有重要作用。
二、动能定理1. 动能的定义动能是一个物体由于其运动而具有的能量，通常用符号K表示。
对于质量为m、速度为v的物体，其动能可以表示为：K = 1/2mv²其中1/2mv²称为该物体的动量。
2. 动力学方程牛顿第二定律描述了一个物体所受外力与其加速度之间的关系。
根据牛顿第二定律，一个质量为m、受到F力作用的物体将会产生加速度a：F = ma3. 动能定理的表述将牛顿第二定律代入上述动力学方程中，可得：F = ma = m(dv/dt) = mdv/dt = mv(dv/dx)其中dx表示位移。
因此，Fdx = mv(dv/dx)dx = mvdv由于Fdx是物体所受力的功，因此：Fdx = ΔK其中ΔK表示物体动能的变化量。
因此，动能定理可以表述为：物体所受外力所做的功等于其动能的变化量。
三、机械能守恒1. 机械能的定义机械能是一个物体由于其位置和速度而具有的能量，通常用符号E表示。
对于质量为m、高度为h、速度为v的物体，其机械能可以表示为：E = mgh + 1/2mv²其中mgh称为该物体的重力势能，1/2mv²称为该物体的动能。
2. 机械能守恒定律机械能守恒定律指出，在一个封闭系统中，系统中各个部分所具有的机械能总量不变。
也就是说，在一个封闭系统中，重力势能和动能之间可以互相转化，但它们之和始终保持不变。
3. 应用举例以一个自由落体运动为例。
当一个物体从高处自由落下时，重力将会使其获得速度，并且在下落过程中逐渐失去高度。
在这个过程中，重力势能逐渐减少而动能逐渐增加。
当物体到达地面时，其重力势能为零，而动能达到最大值。
根据机械能守恒定律，这个系统中的总机械能始终保持不变。
对学生在机械能守恒定律与动能定理间徘徊的初步探究
对学生在机械能守恒定律与动能定理间徘徊的初步探究作者：王万林来源：《中学物理·高中》2013年第07期动能定理和机械能守恒定律（以下分别简称“定理、定律”）一直以来都是高考考查的热点和难点。
在长期的一线教学过程中发现，学生对于两者的内容都很熟悉，对单个定理的理解及应用也能达到要求，但是遇到实际问题时，学生往往很难想到运用定理或定律，更难以快速地正确地选择其一解决实际问题，常常会在两者之间徘徊不定。
下面对这一教学现象加以初步探究。
1 学生在两者之间徘徊原因分析1.1 缺乏对两者内容的区别与联系的分析两者在多个方面既有区别又有联系，下面采取图表对比法对两者加以比较，有助于学生清晰的掌握两者的相同点和不同点，加深学生对两者理解，从而有利于学生在实际遇到问题时，能果断的加以选择，正确的运用。
1.2 运动学知识烙印较深，缺乏对两者解题优势的分析由于高一学生刚刚学习过牛顿运动定律，对其使用也日益熟练，所以在遇到运动学问题时，往往第一意识就是想到利用牛顿运动规律解题。
但是由于牛顿运动定律需要分析运动细节，往往会使问题变得很复杂，甚至解题错误。
然而这些情况在使用定理和定律时往往会使问题变得简单，因为应用定理和定律解题的优点是：虽然需要对相应过程中的受力情况分析，但是不必考虑整个过程中的运动性质和状态变化等细节。
例题分析1 如图1所示，质量都是m的物体A和B，通过轻绳跨过滑轮相连。
斜面光滑，不计绳子和滑轮之间的摩擦，开始时A物体离地的高度为h，B物体位于斜面的底端，用手托住A物体，A、B两物体均静止。
撤去手后，求：（1）A物体将要落地的速度；（2）A 落地后，B物体在斜面上的最远点离地的高度；（3）绳子拉力对物体B做的功。
解析由于A做匀加速直线运动，所以先求A的加速度，对于连接体问题先采取“整体求加速度，隔离求分力”的思路。
（1）以AB作为研究对象评析此题运用牛顿运动定律解题时，不但要求学生熟练掌握“整体求加速度，隔离求分力”解题思想，而且需要学生能准确判断物体的运动状态，然而大部分学生盲目认为拉力F等于mg，没有考虑物体的是做匀加速直线运动，导致错误率较高。
动能定理与机械能守恒
动能定理和机械能及其守恒定律1.动能定理：（合外力的功等于物体动能的变化量）（1）“221mv ”是一个新的物理量（2）2221mv 是物体末状态的一个物理量，2121mv 是物体初状态的一个物理量。
其差值正好等于合力对物体做的功。
（3）物理量221mv 定为动能，其符号用E K表示，即当物体质量为m ，速度为V 时，其动能：E K=221mv （4）动能是标量，单位焦耳（J ）（5）含义：动能是标量，同时也是一个状态量（6）动能具有瞬时性，是个状态量：对应一个物体的质量和速度就有一个动能的值。
①当合力做正功时，物体动能增加。
②当合力做负功时，物体动能减小。
③当物体受变力作用，可把过程分解成许多小段每一段按照恒力运动是直线分段求解。
④当物体做曲线运动时，可把过程分解成许多小段每一段按照恒力运动是直线分段求解。
2. 机械能及其守恒定律（关键是把握什么能转化为什么能，在不守恒情况下一般都是有摩擦力做功即产生热能）1、机械能（1）定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。
机械能包括动能、重力势能、弹性势能。
（2）表达式：Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。
2、机械能守恒定律推导：质量为m 的物体自由下落过程中，经过高度h 1的A 点时速度为v 1，下落至高度h 2的B 点处速度为v 2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A 点时的机械能和B 点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。
A 点 12121mgh mv E E E PA kA A+=+= B 点 22221mgh mv E E E PB kB B +=+=根据动能定理，有21222121mv mv W G -=重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量。
21mgh mgh W G -=由以上两式可以得到121222mgh mv 21mgh mv 21+=+ 即 1122p k p k E E E E +=+即 12E E =可见：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
动能定理与机械能守恒定律
动能定理与机械能守恒定律动能定理和机械能守恒定律是物理学中两个基本的能量守恒原理。
它们在描述和解释物体运动过程中能量变化的规律方面起着重要作用，并在实际应用中具有广泛的应用。
本文将对这两个定律进行详细介绍和分析。
一、动能定理动能定理是描述物体运动中动能变化规律的定律。
它指出，当物体受到外力作用时，物体的动能会发生变化。
动能定理可以用一个简洁的数学表达式来表示：物体的净动能变化等于作用在物体上的合外力所做的功。
假设物体的质量为m，初速度为v₁，末速度为v₂。
根据动能定理，物体的动能变化ΔE_k等于合外力所做的功W：ΔE_k = W = F·d·cosθ其中，F为合外力的大小，d为物体移动的距离，θ为合外力与物体运动方向之间的夹角。
由此可以看出，动能定理将力、距离和角度等因素统一起来，明确了外力对物体运动所做的功与物体动能的关系。
在实际应用中，动能定理常常用于解析和计算物体的运动过程中的动能变化。
二、机械能守恒定律机械能守恒定律是描述物体在力学系统中机械能守恒现象的定律。
它指出，在一个封闭的力学系统中，物体的机械能总量保持不变，即机械能守恒。
机械能是由物体的动能和势能两部分组成的。
动能是由物体的运动状态引起的能量，势能是由物体所处位置的属性引起的能量。
根据机械能守恒定律，物体的机械能E_m在系统内各个位置的变化可以表示为：ΔE_m = ΔE_k + ΔE_p = 0其中，ΔE_k表示物体动能的变化，ΔE_p表示物体势能的变化。
当系统中没有外力做功或无能量转化时，物体的机械能保持不变。
机械能守恒定律在描述物体运动中能量转化和能量守恒方面起着重要作用。
例如，当物体在重力场中运动时，重力势能和动能之间发生转化，但总的机械能保持不变。
这一定律在实际应用中广泛应用于机械工程、能源利用等领域。
总结：动能定理和机械能守恒定律是物理学中两个重要的能量守恒原理。
动能定理描述了外力对物体动能变化的影响规律，机械能守恒定律描述了力学系统中机械能总量守恒的现象。
解读动能定理和机械能守恒定律
这样 ， 弹簧的伸长量由 变到 时 ， ： 弹性力所作 的功就等于各个元功之和， 数值上等于图 ４所示梯形
，Ｙ ２
功为： ＝一ｍ Ｉｄ ｇ ， ，＝一ｍ （２一Ｙ） ｇＹ １，即： ＝
一
从上式 可 以看 出 ， 在 弹性 限度 内具有 给定 劲 度 对 系 数 的弹簧 来说 ， 弹性 力所作 的功 只 由弹簧 起始 点 终 点 的位 置 （ 和 ）决定 ， 与 弹性形 变 的过 程 无关 ． 而
这一特点与重力作功和万有引力作功的特点是相 同
的．
二 、 守力 与非保 守力 保
图１
图２
３ 弹性 力作功 ．
图２ 所示是一放置在光滑平面上的弹簧 ， 弹簧的 端固定 ， 另一端与一质量为 ｍ的物体相连接 ， 当弹 簧在水平方向不受外力作用时， 它将不发生形 变 ， 此
一
从上述对重力 、 万有引力和弹性力作功的讨论 中 可以看出， 它们所作的功只与质点 （ 或弹簧 ） 的始 、 末 位置有关 ， 而与路径无关． 这是它们作功的一个共 同 特点． 我们把具有这种特点 的力叫做保守力． 除了上 面所讲的重力 、 万有引力和弹性 力是保守力外 ， 电荷 间相互作用的库仑力和原子 间相互作用的分 子力也
Ｙｌ 。
的面积． 积分计算可得： ＝ＪＷ Ｗ ＝ （ 由 ． 一 ÷ ； ｄ 一
１
．
（ ｇ ２ ｇ ，． ｍ ｙ 一ｍ ｙ） 若从点 Ａ Ｄ 路径至点 Ｂ， 沿Ａ Ｂ 显然 结果是 一样 的． 上述 结果 表 明 ， 力 作 功 只与 质 点 的 重 起 始和 终 了位置 有关 ， 而与 所 经过 的路 径无 关 ． 是 这 重力 作 功 的一 个重 要特 点．
参照系平动变换中的动能定理和机械能守恒定律
参照系平动变换中的动能定理和机械能守恒定律王宗谟(江苏省盛泽中学,吴江 215228) 动能定理和机械能守恒定律都是力学中的重要规律.按照经典力学的相对性原理,它们在不同的惯性参照系中,应有相同的形式.本文将以地球及对地匀速运动的升降机为参照系来作一些具体探讨.1 升降机参照系出现了麻烦图1如图1,设在地球参照系中,质量为m 的物体从高处自由落下,经过时间t ,下落位移h ,速度为v ,则重力做功W =mgh ,动能增量E K =12mv 2-0.对物体的动能定理是:W = E K ,或mgh =12mv 2.(1)mgh 也可以理解为重力势能的减少( E P =-mgh ),故上式又可以看作是机械能守恒定律的表达式.现再取一个相对地面以u 匀速上升的升降机为参照系.在时间t 内,物体初速度为u ,末速度为u +v ,位移为h +ut .重力做功W ′=mg (h +ut ),物体动能增量E K ′=12m (v +u)2-12mu 2=12mv 2+mvu ,其中v 是对地速度,可用12mv 2=mgh 及v =g t 代入,即得:E K ′=mgh +mgut =mg (h +ut ).故W ′= E K ′.说明在升降机参照系中,物体的功和动能的数值虽与地面上不同,但两者的关系仍满足动能定理.至此似乎一切还都顺理成章,然而当我们接着考虑机械能时便出现了麻烦.首先,重力势能是物体和地球所共有的,其大小决定于两者的相对距离.在伽利略变换中,同一时刻物体与地面之间的距离不随坐标系改变,因而重力势能在不同的参照系中数值应相同.在时间t 内势能的变化 E p 无论对地还是对升降机都一样是mgh .而物体动能的变化,前已指出,在不同的参照系中 E K ≠ E K ′.这样就出现升降机参照系中机械能不守恒.问题还不仅如此.当我们把动能定理运用于地球时也会出现麻烦:地球受到物体的反作用力,大小也是mg .把物体与地球看作不受外力的孤立系统,在时间t 内,地球相对升降机匀速远离的位移是ut ,反作用力对地球做功W 反=-mgut ,这是不可忽略的一项.然而地球相对升降机是匀速的,动能毫无变化.说明在升降机参照系中对地球动能定理也不适用了.2 佯谬根源何在?动能定理和机械能守恒定律作为动力学规律理应遵守相对性原理.现在让我们来寻找出现以上佯谬的根源及解决问题的途径.注意到:(1)地球动能的变化不是任何情况下都可以忽略.当我们考虑重力势能时知道它是物体和地球所共有,那么考虑动能时置地球于不顾就不合理.地球速度变化虽小,但其质量极大,动能变化不一定可以忽略.(2)既然要考虑相互作用过程中地球动能的变化,那么地球及相对地球匀速运动的升降机就不是严格意义上的惯性系,用它们作参照物进行伽利略变换,必然会出现偏差.为此必须重新定义严格的惯性参照系.根据上述思路,我们来推导两规律在坐标变换时的协变性.先把地球参照系改为仅在初始时刻与地球相对静止此后保持状态不变的一个惯性系K (严格静止的参照系).在K 系中初态时物体与地球速度均为0,经时间t 内相互作用,物体速度为v ,地球质量为M ,速度为v 1,相对距离减少h ,机械能守恒定律表达为:mg h =12mv 2+12M v 12.(2)因认为物体与地球系统不受外界作用,总动量守恒:0=mv -M v 1,又事实上M m ,所以v 1≈0,从而地球动能M v 12/2=mvv 1/2≈0,可忽略.由此可见,把K 系始终固定在地球上也不会引起较大的误差,(2)式完全可以简化为(1)式.在运用动能定理时也不必考虑物体对地球反作用力的功.再把升降机参照系改为仅在初始时刻与地球相对速度为u ,此后严格保持匀速运动不变的惯性系K ′.在K ′系中,物体与地球初速度都为u ,经过时间t ,物体速度为v +u ,地球速度为u -v 1,(下转第16页)为磁场能,所以i ↑→B ↑→E B ↑. 放电完毕瞬间,q 、E 、E E 最小且为0,电场能全部转化为磁场能,所以i 、B 、E B 此时最大.充电时,i ↓→B ↓→E B ↓,减少的磁场能转化为电场能,所以q ↑→E ↑→E E ↑.充电完毕瞬间,i 、B 、E B 最小且为0,磁场能全部转化为电场能,此时q 、E 、E E 最大.由上分析可知q 、E 、E E和i 、B 、E B具有异步关系.通过上述讲解,借助图1可让学生回答这样的问题:完成一次周期性电磁振荡,充、放电各几次?同时让学生思考,充、放电时电路中的电流i 的方向和电容器极板极性的关系.3 进一步理解q 、E 、E E 、i 、B 、EB 的关系,作出q -t 、E -t 、EE -t 、i -t 、B -t 、EB -t 的函数图像先作演示实验,使学生知道电磁振荡中电压随时间作正弦规律变化,利用示波器显示出振荡电路中U -t 的图像,为进一步理解函数图像打下基础.教师根据图1画好函数图像,如图2.图2对于图1的电磁振荡过程,可提问学生下列问题:(1)在0～T4时间内,电容器处于充电还是放电状态,q 、E 、E E 及i 、B 、EB 怎样变化,T 4～T 2、T 2～3T4、3T4～2T 时间内又如何?(2)T 4、T 2、3T 4、2T 时刻,振荡电路处于什么状态?各物理量怎样?本节重要的是帮助学生理解充放电过程中q 、E 、EE和i 、B 、EB 的变化关系,借助图像,通过形象对比,变抽象为具体,使问题简单化、形象化,更好理解电磁振荡中各物理量之间的关系,为掌握本章知识打下了基础,同时也培养了学生的物理思维能力.(收稿日期:2000-05-15)(上接第14页)物体与地球相对距离减少h .系统势能变化 E P ″=mgh ,系统动能变化 E K ″=12m (v +u )2-12mu 2+12M (u -v 1)2-12M u 2-12mv 2+12M v 2+(mv -M v 1)u ,v 、v 1都是对K 系的速度,有mv -M v 1=0,再利用(2)式,显然有 E P ″= E K ″,即在K ′系中机械能仍守恒.对照起来,在升降机参照系中比K ′系中少了M (u -v 1)2/2-M u 2/2两项,这两项正是地球动能的变化 E 地,少了这两项,机械能就不守恒.E 地=12M (u -v 1)2-12M u 2=12M v 12-M v 1u .用mv -M v 1=0代入便得 E 地=mv (-u +12v 1).而引力对地球做功W 地=-mgt [u +(u -v 1)]/2=mv (-u +12v 1).这说明在K ′系中对地球的动能定理也是成立的.3 小结动能定理和机械能守恒定律在不同的惯性参照系中形式是不变的.若使用的参照系不是严格的惯性系,则在坐标变换时会出现不协变现象.机械能守恒是指一个系统的动能和势能的守恒.在K 系(静坐标系)中可以不考虑地球动能变化,在K ′系(动坐标系)中,地球的动能变化却不可忽略.4 思考上述观点也可适用于弹性势能与动能在不同惯性系中的守恒.作为本文的结束,请思考如下问题:图2如图2,在水平光滑导轨上,有一静止的质量为M 的车厢.车厢的水平光滑底板上有一质量为m 的水平弹簧振子,弹簧一端固定在车厢壁上,Mm .初始时弹簧已压缩,小球从静止释放.在运用机械能守恒定律时,能否以地面为参照物?能否以车厢为参照物?若释放小球前,车厢已具有初速度u ,则在运用机械能守恒定律时,能否以地面为参照物?能否以车厢为参照物?(收稿日期:2000-08-23)。
实验五、探究动能定理。实验六验证机械能守恒定律
h
真实的实验结论中：动能的增加量略小于势能的减少 量为什么呢？ 空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦、读数 等带来的误差 结论： 在误差允许的范围内，动能的增加量等于势 能的减少量，即机械能守恒
注 意 1、安装打点计时器时，必须使两纸带与限位孔在同 事 一竖直线上，以减小摩擦阻力。 项 2、不需测重物的质量，但重物应选用质量和密度较
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 （实际小于2mm）
问 题 3
1.如何测量物体的瞬时速度?
中间时刻瞬时速度 等于该段平均速度
x AC vB 2t
速度能不能用 v = 2gh （h为第一个点到测 量点的距离）或 v = gt 计算？
这种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻力不可 避免，所以实际加速度必将小于g，故这种方法也 不能用。
3．平衡摩擦力：小车后连纸带，不挂细绳与重物。把 导轨后端抬高到一定高度，直到小车在斜面上匀速运 动为止．
4 ．在小车上连上细绳挂上砝码 ( 要使小车的质量远大 于砝码的质量)，把纸带的一端固定在小车的后面，另 一端穿过打点计时器，先接通电源再放开小车，打点 计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带并标记 使用的砝码质量． 5．重复步骤4，打2～3条纸带．
无需测量物体的质量
问 为便于计算下落过程最好取哪个点做为初位置？ 题 起始点 2
h 纸带上打出的第一个点为计时起点0 （起始点的速 度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点 时纸带刚开始下落）。 1 2
gh = 2 v
对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点 就是纸带刚开始下落时打下的点？ 1 gt2 = 1×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm x=2 2
数据处理
动能定理与机械能守恒定律实验验证
动能定理与机械能守恒定律实验验证动能定理与机械能守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。
通过实验的手段验证这两个定律的正确性，不仅可以加深对物理学理论的理解，更可以培养学生的实验操作和数据处理能力。
一、实验目的本实验的目的是验证动能定理以及机械能守恒定律，并通过实验数据的处理来进一步探索这两个定律的应用和局限性。
二、实验器材实验器材主要包括：一个光滑的水平桌面、一个小球、一个起始线、一根细线、一个电子计时器、一个直尺。
三、实验步骤1. 在桌面上设置起始线，将小球放在起始线上。
2. 用细线将小球绑在电子计时器上方的支架上，小球的下垂高度为h。
3. 释放小球，观察小球的运动情况，并记录小球通过起始线和结束线所用的时间t。
4. 重复上述实验步骤三次，分别取不同的h值。
四、实验数据处理通过实验得到的数据可以得出小球通过起始线和结束线所用时间t 与小球下垂高度h之间的关系。
根据动能定理和机械能守恒定律，可以得出以下公式：1. 动能定理：mgh = (1/2)mV²其中，m为小球质量，g为重力加速度，h为小球的下垂高度，V为小球通过起始线和结束线的速度。
2. 机械能守恒定律：mgh = (1/2)mV² + EL其中，EL为小球在通过起始线和结束线的过程中的机械能损失，包括摩擦损失、空气阻力损失等。
通过实验数据的处理，我们可以利用上述两个公式来验证动能定理以及机械能守恒定律的正确性。
首先，通过对比实验数据与理论计算值的差异，可以判断实验结果的准确性。
其次，通过分析实验数据中机械能损失的大小，可以对实际应用中的机械系统进行优化设计，以减少能量的损失和浪费。
五、实验结果分析通过实验数据的处理，我们可以得出小球的速度V与下垂高度h之间的关系。
根据实验结果，我们可以发现：1. 实验结果与理论计算值相符合，验证了动能定理和机械能守恒定律的正确性。
2. 实验数据中机械能损失的大小与实验条件有关，包括桌面的光滑程度、空气的阻力等因素。
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实验一探究恒力做功与动能改变的关系
【实验目的】
1．通过实验探究恒力对物体做功与物体动能速度的关系．
2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系．
【实验原理】
利用功的公式求恒力做功，利用匀变速直线运动规律测速度进而测动能
【实验器材】
长木板、细线、小车、定滑轮、钩码、纸带、打点计时器、铅笔、刻度尺、学生电源、天平
【实验步骤】
一、仪器安装
1．按下图所示，用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砝码相连。
改变木板的倾角，以小车重力的一个分离平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速运动。
2．在细绳另一端挂上砝码，使小车的质量远大于砝码的质量，小车在西线的拉力作用下做匀加速运动。
由于砝码质量很小，可以认为小车所受拉力F的大小等于砝码所受的重力大小。
3．把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。
接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。
4．重复以上实验。
选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间的信息，由砝码可以知道小车所受的恒力。
（小车的质量已知）
三、数据处理及结论
5．测量小车的速度：实验获得如图5－4－1所示的纸带，A1、A2间的距离s，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示) (T为打点计时器的时间间隔)．
实验数据记录
7．作图
在坐标纸上画出W－v和W－v2图线
8.实验结论：
三、误差分析
实验二验证机械能守恒定律
【实验目的】
借助自由落体运动验证机械能守恒定律
【实验原理】
1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变．若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．2．计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离s n和s n＋1，由公式
或算出，如图5－5－1所示
【实验器材】
铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)．
【实验步骤】
一、仪器安装
1.按下图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．
二、打纸带和选纸带
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靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3～5次实验．
3．选纸带：分两种情况说明
(1) 应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带．若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的．这样，第1 点就不是运动的起始点了，
这样的纸带不能选． (2) 用
验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时， 选择适
当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm 就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用． 三、数据处理及验证
4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高
度h 1、h 2、h 3…利用公式 计算出点1、点2、点3……的瞬时速度v 1、v 2、
v 3…… 将实验数据填入下表：
5．验证
方法一: 任取两点计算．若在实验误差允许的条件下 ，则机械能守
恒定律是正确的．
方法二：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计
算各点速度的平方v 2，然后以 v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据给出 v 2—h 图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒．
四、误差分析 分析的原因
Δh (m) V A (m/s) V B (m/s) 势能减少量 mg Δh (J)
动能增加量 ΔE k (J)
1 2 3 4。