1.掌握验证机械能守恒定律的方法。
2.会用计算法或图像法处理实验数据。
二、实验原理
在自由落体运动中,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总机械能守恒。
方法1:若某一时刻物体下落的瞬时速度为v,下落高度为h,则应为:mgh=mv2,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。
方法2:任意找两点A、B,分别测出两点的速度大小vA、vB以及两点之间的距离d。若物体的机械能守恒,应有ΔEp=ΔEk。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xn和xn+1,由公式vn=,或由vn=算出。
三、实验器材
铁架台(带铁夹),打点计时器,重锤(带纸带夹子),纸带数条,复写纸片,导线,毫米刻度尺。除了上述器材外,还必须有学生电源(交流8 V左右)。
四、实验步骤
1.按方法1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.把纸带的一端和重锤用夹子固定好,另一端穿过打点计时器限位孔,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 2 mm,且点迹清晰的一条纸带,在起始点标上0,以后各点依次标1、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。
6.应用公式vn=计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……。
7.计算各点对应的势能减少量mgh和动能的增加量mv2,进行比较。