8.5实验：验证机械能守恒定律（解析版）-2025版人教版高中物理举一反三（必修二）.pdf

8.5实验：验证机械能守恒定律解析版

一、实验思路

机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”，因此研究过程一定要满足这一条件.本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究.

二、物理量的测量及数据分析

只有重力做功时，只发生重力势能和动能的转化.

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(1)要验证的表达式：mv＋mgh＝mv＋mgh或：mv－mv＝mgh－mgh.

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2222

(2)所需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差，及物体的运动速度.

三、参考案例

案例1研究自由下落物体的机械能

1．实验器材

铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带、复写纸(或墨粉盘)、导线、毫米刻度尺、交流电源.

2．实验步骤

(1)安装装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好.

(2)打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近.

先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落.重复几次，得到3～5条打好点的纸带.

(3)选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，测量两位置之间的距离Δh及两位置时的速度，代入

表达式进行验证.

3．数据处理

h－h

(1)计算各点对应的瞬时速度：如图乙所示，根据公式v＝n＋1n－1，计算出某一点的瞬时速度v.

nn

2T

(2)机械能守恒定律的验证

方法一：利用起始点和第n点.

12

选择开始的两点间距接近2mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内mgh＝mv，则机械能守恒定律得到

nn

2

验证.

方法二：任取两点A、B.

1212

如果在实验误差允许范围内mgh＝mv－mv，则机械守恒定律得到验证.

ABBA

22

方法三：图像法(如图所示).

若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律.

4．误差分析

本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差.

5．实验注意事项

(1)打点计时器安装时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.

(2)应选用质量和密度较大的重物.增大密度可以减小体积，可使空气阻力的影响相对减小.

(3)实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落.

(4)本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m.

h－h

(5)速度不能用v＝gt或v＝2gh计算，应根据纸带上测得的数据，利用v＝n＋1n－1计算瞬时速度.