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山西洪洞一中高一物理组 雷强实验目的 验证物体做自由落体运动过程中验证物体做自由落体运动过程中机械能守恒。机械能守恒。 实验原理1 1、在只有重力做功的自由落体运动中，、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相互转化，但物体的重力势能和动能相互转化，但总的机械能守恒，若物体某时刻即时总的机械能守恒，若物体某时刻即时速度为速度为v v，下落高度为，下落高度为h h，恒有：，恒有： 212mvmgh01234实验原理2 2、借助打点记时器，通过纸带、借助打点记时器，通过纸带测出重物某时刻高度测出重物某时刻高度h h和该时刻和该时刻的即时速度的即时速度v vt t，即可验证机械，即可验证机械能守恒定律。能守恒定律。01234实验原理3 3、测定第、测定第n n点的即时速度的方法点的即时速度的方法是：测出第是：测出第n n点的相邻的前、后两点的相邻的前、后两段相等时间段相等时间T T内下落的距离由下列内下落的距离由下列公式算出：公式算出： 12nnnSSvT112nnnddvT或01234S3S4d4d2实验仪器 铁架台（带铁夹）、打点记时器、重铁架台（带铁夹）、打点记时器、重锤（带纸带夹子）、纸带几条、复写纸片、锤（带纸带夹子）、纸带几条、复写纸片、导线、导线、直尺直尺、学生电源、学生电源 实验步骤(1)(1)按图把打点记时器安装在铁架台按图把打点记时器安装在铁架台上，用导线把打点记时器与学生电源上，用导线把打点记时器与学生电源连好。连好。 (2)(2)把纸带的一端在重锤上用架子固定好，另一把纸带的一端在重锤上用架子固定好，另一端端穿过记时器限位孔穿过记时器限位孔，用手，用手竖直竖直提起纸带使重锤提起纸带使重锤停靠在打点记时器附近停靠在打点记时器附近。 实验步骤(3)(3)先接通电源先接通电源，后松手让重锤带着，后松手让重锤带着纸带下落。纸带下落。 (4)(4)重复几次，得重复几次，得3535条纸带。条纸带。 (5)(5)在打好点的纸带中挑选在打好点的纸带中挑选点迹清晰点迹清晰的一条纸带，的一条纸带，在起始点标上在起始点标上O O ，以后各依次标上，以后各依次标上1 1、2 2、3.3.用刻度尺测出对应高度用刻度尺测出对应高度h h1 1、h h2 2、h h3 3 第一个间隔，一定要求是第一个间隔，一定要求是2mm左右吗左右吗实验步骤(6)(6)应用公式应用公式 计算各点对应的速度计算各点对应的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3. . (7)(7)计算各点对应的势能减少量和计算各点对应的势能减少量和动能的增加量进行比较。动能的增加量进行比较。 注意事项（1 1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力（2 2）实验时，必须先接通电源，让打点记时）实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落器工作正常后才松开纸带让重锤下落（3 3）打点记时器必须接）打点记时器必须接50Hz50Hz交流低压电源交流低压电源. .（4 4）必须保留纸带上打出点迹的第一点）必须保留纸带上打出点迹的第一点, ,且且第第1 1、2 2点间距约为点间距约为2mm2mm的纸带误差小。的纸带误差小。（5 5）实验中，只要验证）实验中，只要验证ghgh是否等于是否等于v v2 2/2/2即可，即可，不用测重锤的质量。不用测重锤的质量。误差分析：由于重锤克服阻力作功，所误差分析：由于重锤克服阻力作功，所以动能增加量略小于重力势能减少量。以动能增加量略小于重力势能减少量。 思维能力训练 为进行为进行验证机械能守恒验证机械能守恒实验，有下实验，有下列器材可选用：铁架台、打点记时器、复写列器材可选用：铁架台、打点记时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必的器材是键、天平，其中不必的器材是_;_;缺少的器材是缺少的器材是_。秒表、天平秒表、天平、低压直流电源、低压直流电源低压交流电源低压交流电源、刻度尺、重物、刻度尺、重物思维能力训练 在在“验证机械能守恒验证机械能守恒”的实验中，已知打点记的实验中，已知打点记时器所用的电源的频率时器所用的电源的频率50Hz50Hz，查得当地重力加速度，查得当地重力加速度为为g=9.8m/sg=9.8m/s2 2, ,测得所用的重物的质量为测得所用的重物的质量为1.00kg1.00kg。实。实验中得到一条如图所示点迹清晰的纸带，把第一个验中得到一条如图所示点迹清晰的纸带，把第一个点记作点记作O O，另选连续的，另选连续的4 4个点个点A A、B B、C C、D D作为测量的作为测量的点，经测量知道点，经测量知道A A、B B、C C、D D各点到各点到O O点的距离分别点的距离分别为为62.99cm62.99cm、70.18cm70.18cm、77.76cm77.76cm、85.73cm85.73cm，根据以，根据以上数据，可知重物由上数据，可知重物由O O点运动到点运动到C C点，重力势能的减点，重力势能的减少量等于少量等于_焦，动能的增加量等于焦，动能的增加量等于_焦焦( (取取3 3位有效数字位有效数字) )。7.627.57Vc=3.89m/s 思维能力训练 在验证机械能守恒的定律时，如果以在验证机械能守恒的定律时，如果以v v2 2/2/2为纵轴，根据实验数据绘出的为纵轴，根据实验数据绘出的v v2 2/2-h/2-h图线应是图线应是_，才能验证机，才能验证机械能守恒，械能守恒，v v2 2/2-h/2-h图的斜率等于图的斜率等于_的数值。的数值。 过原点过原点O的倾斜直线的倾斜直线重力加速度重力加速度g
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