实验:验证机械能守恒定律
械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变,这叫机械能守恒定律。
实验目的
验证自由落体运动中动能和重力势能相互转化,总能量保持不变。
实验原理
1、在只有重力做功的自由落体运动中,物体的动能和重力势能可以互相转化,但总的机械能保持不变。
2.测定瞬时速度的方法:做匀变速直线运动的物体,中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度
验证物体自由落体时,下落高度h与速度v之间满足关系
$mgh = \frac{1}{2}mv^2$
实验器材
铁架台、重锤、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺
实验步骤
1. 安装好铁架台和打点计时器,重锤连接纸带穿过打点计时器。
2. 先打开打点计时器电源,然后释放纸带。
3. 在起始点(与第一点相隔约0.2mm)处标O点,每隔时间T各点依次标1,2,3…
4. 用刻度尺测量O点到1,2,3…点的距离h1,h2,h3…
5. 计算打每个点时重锤的速度vi=(hi+1-hi-1)/(2T)
6. 验证每个点的ghi与vi是否相等。不测量重锤质量m.
7. 由于机械能损失,经常出现gh>vi2/2的情况,计算相对误差(gh-vi2/2)/ghi
实验数据
结论:在误差允许的范围内,______________________________
【注意事项】
1.本实验不需要测量重物的质量
2.打点计时器限位孔应沿竖直方向,以减小与纸带的摩擦阻力。
3.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。
【问题与讨论】
1.实验时为什么必须选用质量较大的重锤?
2.如果只截取中间的一段纸带,如何验证?
实验结论
在误差允许的范围内,重锤在下落的过程中只有重力做功,其重力势能和动能相互转化,总机械能保持不变。
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