实验报告：验证机械能守恒定律
气垫导轨验证机械能守恒定律实验报告
气垫导轨验证机械能守恒定律实验报告一、实验目的本实验的主要目的是验证机械能守恒定律，通过使用气垫导轨验证机械能守恒定律的正确性，并通过实验数据来分析机械能守恒定律在实际物理世界中的应用。
二、实验原理机械能守恒定律是指在一个封闭系统内，当系统内只有重力和弹性势能时，系统内总机械能保持不变。
在此基础上，可以得到以下公式：E = mgh + 1/2mv^2 = 常数其中，E表示系统内总机械能，m表示物体质量，g表示重力加速度，h表示高度，v表示速度。
三、实验器材1. 气垫导轨2. 滑块3. 弹簧4. 质量盘5. 铅直尺6. 计时器7. 电子天平四、实验步骤1. 将滑块放置在气垫导轨上，并将其与弹簧相连。
2. 将质量盘放置在滑块上，并使用电子天平测量其质量。
3. 将滑块拉到一定位置并释放，记录下滑块运动的时间和距离。
4. 重复以上步骤多次，记录每次实验的数据。
五、实验数据处理1. 计算滑块的势能和动能。
势能Ep = mgh动能Ek = 1/2mv^2其中，m为质量，g为重力加速度，h为滑块高度，v为滑块速度。
2. 计算机械能守恒定律中的常数。
由机械能守恒定律可知：E = Ep + Ek将上面计算出来的势能和动能代入公式中，则得到：E = mgh + 1/2mv^2将同一位置上不同时间内测得的滑块质量、高度、速度代入公式中计算出每个时刻的机械能值，并对每个时刻计算出来的机械能值进行求和，即可得到常数。
3. 分析实验数据并验证机械能守恒定律。
将实验数据代入上述公式进行计算，并将结果绘制成图表。
通过对比不同时刻计算出来的机械能值之间的差异以及与常数之间的关系，可以验证机械能守恒定律在实际物理世界中的应用。
六、实验结果分析通过对实验数据的处理和分析，我们可以发现，实验中得到的机械能值与常数之间的差异非常小，这表明机械能守恒定律在实际物理世界中是成立的。
此外，通过绘制出来的图表也可以看出，在滑块运动过程中，势能和动能之间始终保持平衡。
实验报告：验证机械能守恒定律
实验报告：验证机械能守恒定律班级 姓名 学号一、实验目的：利用自由落体运动验证机械能守恒定律 。
二、实验原理：1、机械能守恒定律的内容是：。
在本实验中，选择物体作自由落体运动来验证机械能守恒的理由是： 。
2、如图所示为实验装置图，借助办理计时器打出的纸带（如下图所示），可以测出物体自由下落的 和 。
打第n 个计数点时的瞬时速度即是以该时刻为中间时刻的某一段时间内的均匀速度。
即v n =T S S n n 21++=T－h h n n 211-+ 3、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21m v 2，看它们在实验偏差允许的范畴内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．三、实验工具： 四 、实验步骤和数据处理1．按上图装配工具，接好电路．2．打纸带：将纸带的一端用夹子稳定在重物上，另一端穿过办理计时器的限位孔用手提着纸带使重物稳定在靠近办理计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
改换纸带重复做3～5次实验． 3．选纸带：分两种环境说明⑴用n n mgh mv =221验证 这是以纸带上第一点（肇始点）为基准验证机械能守恒定律的要领。
由于第一点应是重物做自由落体运动开始下落的点，所以应选取点迹明白且第1、2两点间的隔断靠近2mm 的纸带。
⑵用h mg mv mv A B ∆=-222121验证 这是回避肇始点的人为不确定性，在纸带上选择后面明白的任两点验证机械能守恒定律的0 1 23n-1nn+1S 1 S 2S 3 S nS n+1h n-1h n+1要领。
由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点A 为基准点，只要谋略出到后面任一点B 历程中的势能减少量和动能增量就可以了。
这样，纸带上打出肇始点0后的第一个0.02s 内的位移是否靠近2mm ，以及第一个点是否明白也就无关告急了。
验证机械能守恒定律(实验报告)
物理实验报告班级学号姓名实验时间实验名称9 实验：验证机械能守恒定律实验原理研究物体的自由落体运动，验证机械能守恒定律：只在重力作用下，物体的重力势能与动能相互转化，但总的机械能守恒。
验证21222121υυmmhmg-=∆是否相等？可以比较两点间的动能变化与势能变化是否相等，或重物在每一个位置的动能与势能之和是否相等？实验器材铁架台、打点计时器、重物、纸带、夹子、刻度尺实验步骤①将打点计时器竖直地架稳在铁架台上；②将纸带一端固定在重物上，另一端穿过计时器；③手提纸带，让重物静止在靠近计时器的地方；④接通电源后放手，让重物自由下落，带动纸带在计时器上打下一系列点；⑤选择比较清晰的点作为第一个记数点O，并从任意点开始依次选取A、B、C、D、E……；⑥量出各点到O点的距离OA、OB、OC……；⑦利用：时间t内的平均速度等于该段时间中点t/2时刻的瞬时速度，求出各点的速度；⑧计算出各段减少的重力势能和各段增加的动能是否相等。
数据处理①取下纸带，标注各个记数点OABCDE，②测量各记数点间的距离（或各点到O点的距离），计算各点的瞬时速度；OA OB OC OD OE OF υBυCυDυE③在实验误差允许的范围内，如果从O点到n点，有gh n＝v n2/2成立，则说明机械能守恒；④如果从A点到B点，有gh AB＝v B2/2－v A2/2成立，则说明机械能守恒；⑤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v2，⑥然后以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2－h图线．⑦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。
误差分析9 实验验证机械能守恒定律作业与测试1.在用图所示的实验装置来验证机械能守恒定律时，某同学的以下看法中正确的是( )A．必须用秒表测出重物下落的时间B．实验操作时，注意手提着纸带使重物靠近计时器，先接通计时器电源，然后松开纸带C．如果打点计时器不竖直，重物下落时，其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上，就会造成重力势能的变化小于动能的变化D．验证时，可以不测量重物的质量或重力2.某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是( ) A．把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源B．将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度C．先释放纸带，再接通电源D．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据3.在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有( ) A．重锤的质量B．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度C．重锤下落的高度D．重力加速度4.用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)若实验中所用重物的质量m＝1 kg.打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重物速度v B＝____ ____，重物动能E k ＝________，从开始下落起至B 点时重物的重力势能减少量是________， 由此可得出的结论是______________________ __________．(3)根据纸带算出相关各点的速度v ，量出下落距离h ，则以22v 为纵轴、以h 为横轴画出的图象应是如图中的()THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。
5.9实验：验证机械能守恒定律
5.9实验：验证机械能守恒定律59 实验：验证机械能守恒定律在物理学的领域中，机械能守恒定律是一个至关重要的概念。
它阐述了在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。
为了深入理解和验证这一定律，我们进行了一场精心设计的实验。
实验目的本次实验的主要目的是通过实际测量和数据分析，验证机械能守恒定律的正确性。
具体而言，我们要观察物体在自由落体、摆锤运动等过程中，动能和势能的变化情况，看是否符合机械能守恒的预期。
实验原理机械能守恒定律的数学表达式为：在只有重力做功的自由落体运动中，mgh1 ＋ 1/2mv1²＝ mgh2 ＋ 1/2mv2²，其中 m 为物体质量，g 为重力加速度，h 为高度，v 为速度。
实验器材为了进行这次实验，我们准备了以下器材：1、带有刻度的竖直导轨。
2、质量已知的重物。
3、光电门传感器。
4、数据采集器。
5、计算机及相关软件。
实验步骤1、安装实验装置首先，将竖直导轨固定在水平桌面上，并确保其垂直。
然后，在导轨顶端安装光电门传感器，用于测量物体通过时的速度。
2、测量重物质量使用天平准确测量重物的质量，并记录下来。
3、调整初始高度将重物悬挂在导轨上，调整其初始高度 h1，并记录该高度值。
4、释放重物轻轻释放重物，使其自由下落。
当重物通过光电门传感器时，数据采集器会自动记录下此时的速度 v1。
5、测量最终高度重物下落到最低点后，测量其最终高度 h2。
6、重复实验为了提高实验数据的准确性，我们重复进行了多次实验，每次改变初始高度。
实验数据记录与处理以下是一组实验数据的示例：｜实验次数｜初始高度 h1（m）｜最终高度 h2（m）｜初始速度 v1（m/s）｜最终速度 v2（m/s）｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 100 ｜ 050 ｜ 0 ｜ 447 ｜｜ 2 ｜ 150 ｜ 075 ｜ 0 ｜ 548 ｜｜ 3 ｜ 200 ｜ 100 ｜ 0 ｜ 632 ｜根据实验数据，我们可以计算出重物在不同位置的动能和势能：动能 Ek ＝ 1/2mv²势能 Ep ＝ mgh以第一次实验为例：初始势能 Ep1 ＝ mgh1 ＝ 1×98×100 ＝ 98 J初始动能 Ek1 ＝ 0最终势能 Ep2 ＝ mgh2 ＝ 1×98×050 ＝ 49 J最终动能 Ek2 ＝1/2×1×447² ≈ 100 J通过比较初始机械能（Ep1 ＋Ek1）和最终机械能（Ep2 ＋Ek2），我们可以判断机械能是否守恒。
验证机械能守恒定律实验报告
v1.0 可编辑可修改验证机械能守恒定律[实验目的]验证机械能守恒定律。
[实验原理]当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。
若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有：21mg m 2h v =。
借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。
测定第n 点的瞬时速度的方法是： T 2h -h 1-n 1n n ∆=+v[实验器材]铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、米尺。
[实验步骤]1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。
4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm ，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3……。
6．应用公式T2h -h 1-n 1n n ∆=+v 计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3……。
7．计算各点对应的势能减少量mgh n 和动能的增加量 mv n 2/2,进行比较。
[注意事项] 图1图21、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。
2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点.3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接运2 mm的纸带.4、打点计时器必须接50 Hz交流低压电源.5、测量下落高度时，必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm—80 cm之内.6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。
验证机械能守恒定律实验报告63927
验证机械能守恒定律[实验目的]验证机械能守恒定律。
[实验原理]当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。
若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有：21mg m 2h v =。
借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。
测定第n 点的瞬时速度的方法是：T 2h -h 1-n 1n n ∆=+v[实验器材]铁架台(带铁夹)、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、米尺。
[实验步骤]1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。
2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。
图14．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm ，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3……。
6．应用公式T2h -h 1-n 1n n ∆=+v 计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3……。
7．计算各点对应的势能减少量mgh n 和动能的增加量 mv n 2/2,进行比较。
[注意事项]1、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。
2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点.3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接运2 mm 的纸带.4、打点计时器必须接50 Hz 交流低压电源.5、测量下落高度时，必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h 值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60 cm —80 cm 之内.6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。
实验：验证机械能守恒定律+教学设计 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
《实验：验证机械能守恒定律》说课稿一、课标教材分析《实验：验证机械能守恒定律》节选自 2019 年 6 月第 1 版人教社高中物理必修二第八章第 5 节“实验：验证机械能守恒定律”。
课标中，对于机械能守恒定律的要求是“通过实验，验证机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理的重要性。
能用机械能守恒定律解决生产生活中的有关问题”。
同时该实验也是学生必做实验之一。
从教材的安排上，本章的第 4 节“机械能守恒定律”，运用动能定理及重力、弹力做功与势能变化的关系从理论上逻辑严密的推出了机械能守恒定律。
并从守恒条件、公式表达、举例应用上对机械能守恒定律进行了一系列深化、阐述和拓展。
第5 节验证机械能守恒是对第 4 节机械能守恒的补充和完善。
通过第 5 节的教学，一是给第 4 节一个强有力的论据，同时也是动能定理、做功与势能关系的巩固；也是对不涉及过程的力学问题解决方法的升华；更是为后阶段学习动量守恒等奠定坚实基础；同时为物理学得学习方法、研究方法、研究理念作全面铺垫，为学生终身学习提供方法指导。
可见本节在本章，在整个高中力学实验中，甚至是整个高中物理中，有着举足轻重的地位和作用。
二、学生情况分析人教版教材上第 5 节参考案例 1 用自由落体、打点计时器来验证机械能守恒。
学生学习过前面的力学实验，已经掌握了打点计时器的使用和纸带上某点瞬时速度的计算，只需要稍加提示和辅助，学生就能掌握书上的实验：测出物体带动下落纸带的瞬时速度，用刻度尺和匀变速规律来验证。
这个方法原理简单、思路清晰、处理方法一目了然、目的明确。
三、教学目标分析1.理解验证机械能守恒定律的原理。
会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量。
2.能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小实验误差。
3.树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神。
物理机械守恒实验报告
一、实验目的验证机械能守恒定律，即在只有重力做功的情况下，物体的机械能（动能和势能之和）保持不变。
二、实验原理机械能守恒定律指出，在只有重力做功的情况下，一个物体的机械能（动能和势能之和）保持不变。
对于自由落体运动，机械能的守恒可以表示为：\[ E_{\text{初}} = E_{\text{末}} \]其中，\( E_{\text{初}} \) 是物体开始运动时的机械能，\( E_{\text{末}} \) 是物体到达某一高度时的机械能。
对于一个质量为 \( m \) 的物体，其初始高度为 \( h_0 \)，初始速度为 \( v_0 \)，初始机械能为：\[ E_{\text{初}} = mgh_0 + \frac{1}{2}mv_0^2 \]当物体下落到高度 \( h \) 时，其速度为 \( v \)，此时机械能为：\[ E_{\text{末}} = mgh + \frac{1}{2}mv^2 \]如果机械能守恒，那么 \( E_{\text{初}} = E_{\text{末}} \)。
通过实验测量物体的初始和最终高度、速度，可以验证机械能守恒定律。
三、实验器材1. 打点计时器2. 纸带3. 复写纸4. 低压电源5. 重物（附纸带夹子）6. 刻度尺7. 铁架台（附夹子）8. 导线四、实验步骤1. 将打点计时器固定在支架上，并用导线将打点计时器接在交流电源上。
2. 将纸带穿过打点计时器，纸带下端用夹子与重物相连，手提纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。
3. 接通电源，松开纸带，让重物自由下落，打点计时器在纸带上打下一系列小点。
4. 重复实验几次，从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的纸带进行测量。
5. 记下第一个点的位置O，在纸带上选取方便的连续点1,2,3,4,5，用刻度尺测出对应的下落高度 \( h_1, h_2, h_3, h_4, h_5 \)。
6. 用公式 \( v_n = \sqrt{\frac{2(h_n - h_{n-1})}{T}} \) 计算各点对应的瞬时速度 \( v_1, v_2, v_3, v_4, v_5 \)。
(完整版)高中物理力学学实验验证机械能守恒定律(实验+练习)
实验六 验证机械能守恒定律一、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的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、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线两根．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次～5次实验．3．选纸带：(1)用mgh ＝12mv 2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离接近2 mm 的纸带．(2)用12mv 2B －12mv 2A ＝mg Δh 验证时，只要A 、B 之间的点迹清晰即可选用．,五、验证方案方案一：利用起始点和第n 点计算．代入gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的范围内，gh n ＝12v 2n ，则验证了机械能守恒定律． 方案二：任取两点计算1．任取两点A 、B 测出h AB ，算出gh AB .2．算出12v 2B －12v 2A 的值． 3．如果在实验误差允许的范围内，gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则验证了机械能守恒定律． 方案三：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12v 2为纵轴，以h 为横轴，绘出12v 2－h 图线，若是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．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，一次将各打点对应下落高度测量完，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ΔE k ＝12mv 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgh n ，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．打点计时器要竖直：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．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料．3．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝d n ＋1－d n －12T，不能用v n ＝2gd n 或v n ＝gt 来计算．八、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九、练习巩固1.如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律.（1）供实验选择的重物有以下四个，应选择___________A.质量为10g 的砝码B.质量为50g 的塑料球C.质量为200g 的木球D.质量为200g 的铁球（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如下图所示，纸带的________端(选填“左”或“右’)与重物相连。
高中物理实验六验证机械能守恒定律
图1图 2实验—— 验证机械能守恒定律一、实验目的通过实验验证机械能守恒定律．二、实验原理如图1所示，质量为m 的物体从O 点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A 和B 的机械能守恒即12m v 2A ＋mgh A ＝12m v 2B ＋mgh B上式亦可写成12m v 2B －12m v 2A ＝mgh A －mgh B . 等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加．为了方便，可以直接从开始下落的O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究，这时应有：12m v 2A ＝mgh ，即为本实验要验证的表达式，式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度，v A 是物体在A 点的瞬时速度．三、实验器材打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线两根．四、实验步骤1．安装置：按图2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)用12m v 2n ＝mgh n 验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离略小于或接近2 mm 的纸带．(2)用12m v 2B －12m v 2A＝mg Δh 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，只要后面的点迹清晰就可选用．五、数据处理方法一：利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12m v 2n ，如果在实验误差允许的条件下，mgh n 和12m v 2n 相等，则验证了机械能守恒定律．方法二：任取两点计算(1)任取两点A 、B 测出h AB ，算出mgh AB .(2)算出12m v 2B －12m v 2A 的值．(3)在实验误差允许的条件下，若mgh AB ＝12m v 2B －12m v 2A ，则验证了机械能守恒定律．方法三：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12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据作出12v 2－h 图线．若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．六、误差分析1．本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(如空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量ΔE k 稍小于重力势能的减少量ΔE p ，即ΔE k <ΔE p ，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力．2．本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值来减小误差．七、注意事项1．打点计时器要稳定的固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力．2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．4．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完．5．速度不能用v n ＝gt n 或v n ＝2gh n 计算，因为只要认为加速度为g ，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用v n ＝gt n 计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h ，也只能用刻度尺直接测量，而不能用h n ＝12gt 2n 或h n ＝v 2n 2g 计算得到．记忆口诀自由落体验守恒，阻力减小机械能.仪器固定竖直向，先开电源物后放.开头两点两毫米，从头验证式容易.不管开头看清晰，任取两点就可以.图象验证也很好，关键记住两坐标.例1 某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图3所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验．图3(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是__________，理由是_______________________________.(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图4所示，相邻两点之间的时间间隔为s，请根据纸带计算出B点的速度大小为________m/s.(结果保留三位有效数字)图4(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线如图5所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)图5例2为了测定木块与木板之间的动摩擦因数，利用现有的器材：木板、木块、弹簧测力计、刻度尺、秒表、砂桶与砂．如图6所示，有人设计了下面三种实验方案：(1)设法使木板静止，增减右面砂桶内的砂，使木块在木板上匀速运动，并测出木块、砂与砂桶的重力；(2)用手拉弹簧测力计保持其静止、水平，然后用力F拉木板向左运动，并读出弹簧测力计的示数，称出木块的重力；(3)把木板倾斜一定角度且固定，让木块从木板顶端由静止释放，使木块加速滑到底端，并测出下滑时间及相应各长度．图61．如果这三个实验的操作正确无误，测动摩擦因数最准确而且最简单的实验方案是______________．2．试从实验原理上对每个方案作出简要分析和评价方案（1）：；方案（2）：；方案（3）：；方法提炼设计性实验题目的解决步骤(1)找原型：把教材中的实验原型或者相关的物理理论知识在头脑中完整、准确地重现出来；(2)找差别：将实验中所给器材与实验原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求，再看一个“多”给了什么器材，注意“多给”的器材往往就是解决问题的金钥匙；(3)定原理：实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用(或还需要)哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤，而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材(条件)和实验要求，它们相辅相成，互为条件；(4)定方案：根据与原型实验对比的结果和确定的实验原理与器材，确定需要测量的物理量，来确定实验方案与步骤．图7跟踪训练 用如图7实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图8给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已在图中标出．已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则(g 取10 m/s 2，结果保留两位有效数字)图8(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A ．按照图示的装置安装器件B ．将打点计时器接到直流电源上C ．先释放m 2，再接通电源打出一条纸带D ．测量纸带上某些点间的距离E ．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能，其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)．(2)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝______m/s ；(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝________ J ，系统势能的减少量ΔE p ______J 由此得出的结论是：(4)若某同学作出12v 2－h 图象如图9所示，写出计算当地重力加速度g 的表达式________________，并计算出当地的实际重力加速度g ＝________m/s 2.图91．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是( )A ．重物质量的称量不准会造成较大误差B ．重物质量选用得大些，有利于减小误差C ．重物质量选用得小此，有利于减小误差D ．若纸带下落较打点早，会造成较大误差2．关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是( )A ．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，误差就越小B ．实验时需称出重物的质量C ．纸带上第1、2两点间距若不接近2 mm ，则无论怎样处理实验数据，实验误差都一定较大D ．处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法图113．用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作得到如图10所示的纸带．其中O 点是起始点，A 、B 、C 是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O 点到A 、B 、C 各点的距离，并记录在图中(单位：cm)图10已知打点计时器的电源频率为50 Hz ，重物质量为m ，当地重力加速度g ＝ m/s 2.(1)图中的数据不符合有效数字读数要求的是__________．(2)该同学用重物在OB 段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重物重力势能的减少量为________，接着从打点计时器打下的第一个点O 数起，数到图中B 点是打点计时器打下的第9个点，他用v B ＝gt 计算和B 点对应的重物的瞬时速度，得到动能的增加量为________(均保留三位有效数字)．这样他发现重力势能的减少量________(填“大于”或“小于”)动能的增加量，造成这一错误的原因是______________________ ____________________________________________________________________________(3)若某同学所选的纸带中，设打O 点时释放物体，打点计时器打A 点时物体速度大小为v ，该同学在实验报告中称：测得v ＝ m/s ，h ＝ cm ，据此可得：12v 2＝ m 2/s 2，gh ＝ m 2/s 2. 在误差范围内两者相等，即机械能守恒定律得证．老师批阅：“数据非实验所得！”其理由是：4．如图11为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带，带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)A ．米尺B ．秒表C ．0～12 V 的直流电源D ．0～12 V 的交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：A ．按照图示的装置安装器材B ．将打点计时器接到电源的“直流输出”上C ．用天平测出重锤的质量D ．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带E ．测量纸带上某些点间的距离F ．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 其中操作不当的步骤是____________．(3)实验中误差产生的原因有(写出两个原因)(4)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图12所示．使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝______________.(用x1、x2、x3、x4及f表示)图12答案例1(1)见解析(2)(3)解析(1)甲采用图乙实验时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故图乙不能用于验证机械能守恒定律例2 1.(2) 2.木块匀速不易调节和判断滑动摩擦力的大小可直接从弹簧测力计读出，与木板运动性质无关时间、长度的测量都会产生误差，且测量过程和步骤较多1．安全：在三个方案中都不存在安全问题；2．可行：根据题目中给出的器材，方案(1)中保证木板静止，用弹簧测力计测量木块、砂桶与砂的重力都能做到，可是要想保证木块在木板上匀速运动就比较困难了．方案(1)：不具有可操作性，所以排除方案(1)．方案(2)：弹簧测力计静止，木块也静止，拉动木板运动时，木块在水平方向上受到弹簧测力计的拉力和木板的滑动摩擦力作用而平衡，所以弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力F f的大小，而且在拉动木板的过程中，不用担心木板是否在做匀速直线运动，只要使木板运动，保证木板与木块之间是滑动摩擦力就可以了．然后测量出木块的重力G，则动摩擦因数μ＝F f/G，即方案(2)具有可操作性．方案(3)：对沿木板做匀加速直线运动的木块受力分析，根据牛顿第二定律列出方程：mg sin θ－μmg cos θ＝ma.再用秒表测出下滑的时间t，用刻度尺测出木块做匀加速直线运动的位移x，则x＝12at2.最后用刻度尺测出夹角θ的对边和邻边的长度，求出sinθ和cos θ的大小，把以上各式联立，就可以求出μ的大小．比较方案(2)、方案(3)可知方案(3)中需要测量的物理量多，测量不方便，造成的误差较大，所以应选择方案(2)．(1)BC(2)(3)0．60在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(4)g＝m1＋m22h(m2－m1)v29．71．BD．(1) cm(2) m m小于测得的高度比自由落体运动对应下落的实际高度小(3)见解析解析(3)由于阻力的存在，在下落过程中重力势能的减少量不可能小于其动能的增加量．4．(1)AD(2)B(3)见解析(4)(x3＋x4－x1－x2)f24解析(3)纸带与打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差；计算势能变化时，选取初末两点距离过近；交流电频率不稳定(写出任意两个即可)．。
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实验：验证机械能守恒定律
一、实验目的：研究物体自由下落过程中势能与动能验证机械能守恒定律
二、实验原理：在只有重力做功，即自由落体运动时，物体的重力势能和动能可以
相互转化，但总的机械能守恒。
通过测量出物体下落高度h和瞬时速度v，比较动能增量ΔE k=½mv²与势能增量ΔE P=mgh是否满足ΔE P =-ΔE k ，从而验证机械能守恒定律。
三、实验器材：重物、打点计时器、铁架台、夹子、刻度尺
四、主要实验步骤：①按图组装仪器，将长约1m的纸带穿
过限位孔用夹子固定重物，使重锤静止在靠近打点计时器
的位置。
②先接通电源再由静止释放重锤，让重锤自由下落，
计时器在纸带上打下一系列小点。
③重复步骤，打出3~5条纸带。
五、数据分析：①选择纸带上开始的一段验证机械能守恒定律。
由于初速度v0 =0,
要验证的是½mv²=mgh，选取点迹清晰、分布规则、最初两个点接近2mm的纸带。
（原因：）
②若选择纸带上开始的一段验证机械能守恒定律，要验证的是½m（v m²-v n²）=mgh mn ，这时只需测出X m、X n、v m、v n即可。
【注：纸带上某点的瞬时速度v b=½（v a+v c）】
测定重物下落的高度：h mn=x m-x n
【注：可以直接验证½v²=gh，不需要测出质量m】
六、结论：
七、对结论可靠性的评估：本次试验主要的误差有空气阻力影响、数据测量误差等。
减小空气阻力影响的方法：①竖直安装铁架台；
②重锤应质量较大、体积较小；
减小数据测量误差：多次测量求平均值、选取计数点应尽量远离O点（减小相对误差）、保证测量是从O点测量的。