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验证机械能守恒定律的实验原理

一、实验目的

验证机械能守恒定律。

二、实验器材

1.物体轨道：一条直线轨道，长度约1米。

2.物体：小球或其他物体。

3.计时器：精度高于0.01秒的计时器。

4.起点装置：包括支架和起点导轨，用于将物体置于起点，并使其沿

着轨道运动。

5.终点装置：包括终点导轨和停止装置，用于测量物体到达终点时的

速度和时间。

6.高度计：用于测量起点和终点之间的高度差。

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7.直尺、卡尺等测量工具。

三、实验原理

机械能守恒定律是指，在一个孤立系统中，系统的总机械能始终保持

不变。在这个定律中，“孤立系统”指没有外界对系统做功或从系统

中取走能量的情况下，系统内部各个部分之间相互转换的能量总和是

守恒的。在本实验中，我们将验证机械能守恒定律，并通过实验数据

来证明该定律成立。

四、实验步骤

1.将起点装置放在轨道上，并将物体放置在起点导轨上。

2.用高度计测量起点和终点之间的高度差，并记录下来。

3.将计时器启动，并同时使物体从起点开始沿轨道运动。

4.当物体到达终点时，用终点装置测量其速度和时间，并记录下来。

5.重复以上步骤多次，取平均值作为实验结果。

6.计算物体在起点和终点之间的机械能转化情况，验证机械能守恒定

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律是否成立。

五、实验数据处理

1.计算物体在起点和终点之间的重力势能变化ΔEg：ΔEg=mgh

（其中m为物体质量，g为重力加速度，h为起点和终点之间的高度

差）。

2.计算物体在起点和终点之间的动能变化ΔEk：ΔEk=(1/2)mv2

（其中v为物体在终点处的速度）。

3.计算机械能守恒定律是否成立：ΔEg+ΔEk=0。如果该式成立，

则说明机械能守恒定律成立；如果不成立，则说明系统存在能量损失

或外界对系统做功等因素影响了实验结果。

六、实验注意事项

1.实验时要保持轨道的平整和水平，以确保物体沿直线运动。

2.计时器的精度要高于0.01秒，以确保实验数据的准确性。

3.物体在起点和终点之间的高度差要测量准确，并在实验中始终保持

不变。

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4.实验时要注意安全，避免物体飞出轨道或撞击到其他物体造成伤害。

七、实验结果分析

通过实验数据处理，我们可以得出物体在起点和终点之间的机械能转

化情况，并验证机械能守恒定律是否成立。如果计算结果符合ΔEg+

ΔEk=0，则说明机械能守恒定律成立；如果计算结果不符合该式，则

需要进一步检查实验过程中是否存在误差或外界干扰等因素。通过本

实验，我们可以深入了解机械能守恒定律，并掌握验证该定律的基本

方法和技巧。

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