实验：验证机械能守恒定律实验研究报告

实验：验证机械能守恒定律班级：姓名：时间：2017年4月20[实验目的]1.验证机械能守恒定律。2.掌握实验数据处理方法，能定性分析误差产生的原因。[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：21mgm2hv。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：T2h-h1-n1nnv[实验器材]铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。[实验步骤]图1图21．按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。用导线把打点计时器与交流电源连接好。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．先接通电源，再松开纸带，让重锤带着纸带自由下落。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点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm的一条纸带，在起始点标上0，再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h1、h2、h3……6．应用公式T2h-h1-n1nnv计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……7．计算各点对应的重力势能减少量mghn和动能的增加量221nmv，进行比较，并讨论如何减小误差。[数据处理及误差分析]各打点123456hn/m0.01060.03630.07790.13470.20720.2955vn/(m·s-1)0.450.841.231.622.012.39ghn0.10380.35560.76311.31952.02972.89472v210.10130.35280.75651.31222.02012.8561由表中数据可知，ghn与221V在误差范围内是相等的[误差分析]ghn比221V偏大是由于阻力做功的原因。[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。选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。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小点。3．利用方法221nmvmgh进行验证时，选用纸带时应尽量挑选第1、2点间距接近2mm的纸带。（为了保证纸带上第一个点的速度为0，此时前两个点的间距约为mmmgth202.010212122）4．测量下落高度时，必须从起始点算起，为了减小测量h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些。[实验结论]在只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。[交流与反思]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。