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实验操作实验

实验一：验证机械能守恒定律

【实验目的】

验证机械能守恒定律

【实验原理】

在只有重力作用的自由落体运动中，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〕：假设某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，那么应有：

，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：

方法〔2〕：任意找两点A、B，分别测出两点的速度大小v、v以及两点之间的距离d。

AB

假设物体的机械能守恒，应有。

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和S，由公式，或由算出。

nn+1

【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，还必须有电源。

【实验步骤】

1、按图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点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标1，2，

3，……用刻度尺测出对应下落高度h、h、h、……。

123

6、应用公式计算各点对应的瞬时速度v、v、v、……。

123

7、计算各点对应的势能减少量mgh和动能的增加量，进行比较。

【本卷须知】

1、打点计时器安装时，必须使两纸带限拉孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

2、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才松开纸

带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点。

3、选用纸带时应尽量挑点迹清晰的纸带。

4、测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h时的相对误差，

选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm～80cm以内。

5、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。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

1．比较方法〔1〕与方法〔2〕的不同，你认为用哪种方法好？

2．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，为什么？实验时必须选

用质量较大的重锤，为什么？

3．动能和重力势能都跟物体的质量有关，本实验为什么不称物体的质量？

2

4．本实验要用到重力加速度g。g取呢？还是取当地的重力加速度值？或者通过实验

打出的纸带，用计算出来？

实验二：用单摆测定重力加速度

【实验目的】

1.利用单摆测定当地的重力加速度。

2.稳固和加深对单摆周期公式的理解。

【实验原理】

单摆在偏角很小时的摆动，可以看成是简谐运动。其固有周期为，由此可得

g=，据此，只要测出摆长和周期T，即可计算出当地的重力加速度值。

【实验器材】

铁架台及铁夹，中心有小孔的金属小球；约1m的细线；秒表，游标卡尺，刻度尺。

【实验步骤】

1．在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一

个单摆。

2．将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做