【高中物理】实验五：探究动能定理、实验六：验证机械能守恒定律

实验五：探究动能定理

实验六：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：mgh=¹/₂mv²，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，实验装置如图所示。

测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离s_n和s_n+1，由公式

算出，如图所示。

[实验器材]

　　铁架台（带铁夹），打点计时器，学生电源，导线，带铁夹的重缍，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h₁、h₂、h₃……。
　　6．应用公式计算各点对应的即时速度v₁、v₂、v₃……。
　　7．计算各点对应的势能减少量mgh_n和动能的增加量，进行比较。

实验验证步骤：⑴要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。

⑵用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h₁、h₂、h₃、h₄、h₅，

利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，

算出2、3、4各点对应的即时速度v₂、v₃、v₄，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量¹/₂mv²是否相等

⑶由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使 mgh>^1/₂mv2

⑷本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。

　[注意项事]
　1．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
　2．保证打出的第一个点是清晰的点，选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。
　3．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。
  4.先通电源,侍打点计时器正掌工作后才放纸带

5．测量下落高度必须从起点开始算 

6．由于有阻力，所以∆E_k稍小于∆Ep

7．此实验不用测物体的质量（无须天平）

验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。