要点诠释:
1.实验原理
通过实验,分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量.若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律:△EP=△Ek.
2.实验器材
打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线.
3.实验步骤
(1)如图所示装置,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器.
(2)用手握着纸带,让重物静止在靠近打点计时器的地方,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列小点.
(3)从打出的几条纸带中挑选打的点呈一条直线且点迹清晰的纸带进行测量,记下第一个点的位置O,并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4、...,并量出各点到O点的距离h1、h2、h3、...,计算相应的重力势能减少量mghn,如图所示.
(4)依步骤(3)所测的各计数点到O点的距离h1、h2、h3、...,根据公式计算物体在打下点1、2、...时的即时速度v1、v2、....计算相应的动能.
(5)比较与是否相等.
4.实验结论
在重力作用下,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总的机械能守恒.
5.误差分析
重物和纸带下落过程中要克服阻力,主要是纸带与计时器之间的摩擦力,计时器平面不在竖直方向,纸带平面与计时器平面不平行是阻力增大的原因,电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器,交流电的频率f不是50 Hz也会带来误差,f<50Hz,使动能Ek<EP的误差进一步加大f>50 Hz,则可能出现Ek>EP的结果.
本实验中的重力加速度g必须是当地的重力加速度,而不是纸带的加速度a.
【典型例题】
类型一、对守恒条件的理解
例1、下列说法中正确的是( )