测量出各点相对D点的高度;选D点所在水平面为参考平面。计算出小球通过各点时的机械能,若mv2+mgh=mv,即v2+gh=v,则验证了机械能守恒定律。
(2)用光电计时器测小球的速度:若小球的直径为d,小球通过某一光电门的时间为Δt,则小球的速度v=。
2.实验步骤
(1)在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球。
(2)在方格纸上确定4至5个点作为测量点,并测出各点相对于D点的高度h。
(3)分别安装光电传感器,并使之与数据采集器相连接。
(4)让小球从某一高度向下摆动,通过光电计时器得到小球通过各点的速度。
(5)分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重力势能,研究每一个测量点的机械能的总量是否相等。
3.误差分析
(1)本实验中小球在运动过程中受到阻力作用,引起实验中动能的增加量小于重力势能的减小量。
(2)光电传感器的灵敏度对实验结果也有影响。
4.注意事项
(1)小球运动时,应使其轨迹在同一竖直面内,避免做圆锥摆运动。
(2)调整带方格纸的木板,应使其竖线在竖直方向上。
(3)为准确测定小球在各位置的瞬时速度,可在小球下部安置一块挡光片,并确保挡光片在竖直面内。
实验原理及基本操作
[例1] 在利用自由落体运动"验证机械能守恒定律"的实验中,电源的频率为50 Hz,依次打出的点为0、1、2、3、4、...、n,则:
(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为_____________________、______________________、______________________,必须计算出的物理量为________________________