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1、实验验证机械能守恒定律一、基本原理与操作原理装置图操作要领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平面内以减少摩擦阻力。2.重物密度要大：重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3.一先一后：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。4.测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用vn，不能用vn或vngt来计算。二、数据处理与分析1.数据处理求瞬时速度：vn。2.验证守恒方案需要验证的表达式1.利用起始点和第n点ghnv2.任取较远两点A、BghABvv3.图象法绘出v2h图线误差分析误差偶然误差系统误差产生原因测量纸带长度有误存在空气阻力和摩擦
2、阻力，导致Ek”“”或“”)，造成这种结果的主要原因是_。解析(1)v5102 m/s3.48 m/s。(2)重力势能的增加量Epmgh，代入数据可得Ep1.24 J，动能减少量为Ekmvmv，代入数据可得Ek1.28 J。(3)由计算可得EpEk，主要是由于存在空气阻力。答案(1)3.48(2)1.241.28(3)存在空气阻力3.如图9甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球自A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(Hd)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为
3、g。则：图9(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d_ cm。(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式_时，可判断小球下落过程中机械能守恒。(3)实验中发现动能增加量Ek总是稍小于重力势能减少量Ep，增加下落高度后，则EpEk将_(选填“增大”“减小”或“不变”)。解析(1)由题图乙可知，主尺刻度为7 mm；游标尺上对齐的刻度为5；故读数为(750.05) mm7.25 mm0.725 cm。(2)若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有mgHmv2，即2gH0，解得2gH0td2。(3
4、)由于该过程中有阻力做功，且高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，EpEk将增大。答案(1)0.725(2)2gH0td2(3)增大4.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图10甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。(1)某次实验测得倾角30，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为Ek_，系统的重力势能减少量可表示为Ep_，在误差允许的范围内，若EkEp，则可认为系统的机械能守恒。(用题中字母表示)图10(2)在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2d图象如图乙所示，并测得Mm，则重力加速度g_ m/s2。解析(1)系统动能增加量可表示为Ek(Mm)v，系统的重力势能减少量可表示为EpmgdMgdsin 30gd。(2)根据机械能守恒可得gd(Mm)v2，即g，代入数据得g9.6 m/s2。答案(1)gd(2)9.6
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