实验：验证机械能守恒定律
班级： 姓名： 时间： 2017年4月20 [实验目的]
1.验证机械能守恒定律。

2.掌握实验数据处理方法，能定性分析误差产生的原因。

[实验原理]
当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。

若某一时刻
物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有：21mg m 2
h v =。

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1所示。

测定第n 点的瞬时速度的方法是： T
2h -h 1
-n 1n n +=v [实验器材]
铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。

[实验步骤]
图1
图2
1．按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

用导线把打点计时器与交流电源连接好。

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．先接通电源，再松开纸带，让重锤带着纸带自由下落。

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且第1、2两计时点间的距离接近2mm 的一条纸带，在起始点标上0，再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h 1、h 2、h 3…… 6．应用公式T
2h -h 1
-n 1n n +=
v 计算各点对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…… 7．计算各点对应的重力势能减少量mgh n 和动能的增加量2
2
1n mv ，
进行比较，并讨论如何减小误差。

[数据处理及误差分析]
由表中数据可知，gh n 与 22
1V 在误差范围内是相等的 [误差分析]
gh n 比 22
1V 偏大是由于阻力做功的原因。

[注意事项]
1．打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。

选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。

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再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．利用方法22
1n mv mgh =进行验证时，选用纸带时应尽量挑选第1、2点间距接近2 mm 的纸带。

（为了保证纸带上第一个点的速度为0，此时前两个点的间距约为mm m gt h 202.0102
12122=⨯⨯==） 4．测量下落高度时，必须从起始点算起，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。

[实验结论]
在只有重力做功的情况下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。

[交流与反思]
实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。