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验证机械能守恒定律

发布时间:2023-04-18 15:42:43

实验原理

(如图所示)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对应过程动能的增加量,在实验误差允许范围内,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律.

实验步骤

(1)安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连.

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(2)打纸带

用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(条)纸带.

(3)选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带.

(4)进行数据处理并验证.

误差分析

(1)减小测量误差:

一是下落距离时都从点量起,一次将各打点对应下落高度测量完成;二是多次测量取平均值.

(2).误差来源:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量必定稍小于重力势能的减少量,改进办法是调整器材的安装,尽可能地减少阻力.

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线上,以减小摩擦阻力.

(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的.

(3)应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落.

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(4)测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用,不能用或来计算.

(5)此实验中不需要测量重物的质量.

实验器材

打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线.

数据处理

(1)求瞬时速度

由公式可以计算出重物下落的高度时对应的瞬时速度

(2)验证守恒

方案一:利用起始点和第点计算

代入和,如果在实验误差允许的范围内,和相等,则验证了机械能守恒定律.

注意:应选取最初第两点间距离接近的纸带(电源频率为).

方案二:任取两点计算

①任取两点、测出,算出.

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②算出的值.

③在实验误差允许的范围内,若,则验证了机械能守恒定律.

方案三:图象法

测量从第一点到其余各点的下落高度,并计算对应速度,然后以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出图象.若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为的直线,则验证了机械能守恒定律.

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