动能定理和机械能守恒定理实验报告

实验一 探究恒力做功与动能改变的关系

【实验目的】

1．通过实验探究恒力对物体做功与物体动能速度的关系．

2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系． 【实验原理】

利用功的公式求恒力做功，利用匀变速直线运动规律测速度进而测动能

【实验器材】

长木板、细线、小车、定滑轮、钩码、纸带、打点计时器、铅笔、刻度尺、学生电源、天平

【实验步骤】

一、仪器安装

1．按下图所示，用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砝码相连。改变木板的倾角，以小车重力的一个分离平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速运动。

2．在细绳另一端挂上砝码，使小车的质量远大于砝码的质量，小车在西线的拉力作用下

做匀加速运动。由于砝码质量很小，可以认为小车所受拉力F的大小等于砝码所受的重力大小。

3．把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。接通电源，放开小车，让小

车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。

4．重复以上实验。选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间

的信息，由砝码可以知道小车所受的恒力。（小车的质量已知） 三、数据处理及结论

5．测量小车的速度：实验获得如图5－4－1所示的纸带， A1、A2间的距离s，小车速度

的表达式是(用测量的物理量表示)

(T为打点计时器的时间间隔)．

钩码质量 Kg 1 2 3 4 5 6

力对车做功 位移s/m 时间t/s 速度v (m·s－1) 速度平方v2 (m2·s－2) 6．实验数据记录 7．作图

在坐标纸上画出W－v和W－v2图线

8.实验结论：

三、误差分析

实验二 验证机械能守恒定律

【实验目的】

借助自由落体运动验证机械能守恒定律 【实验原理】

1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变．若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律．

2．计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离sn和sn＋1，由公式

或

算出，如图5－5－1所示

【实验器材】

铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)．

【实验步骤】

一、仪器安装

1. 按下图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．

二、打纸带和选纸带

2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着

纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。

更换纸带重复做3～5次实验． 3．选纸带：分两种情况说明

(1) 应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带．若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的．这样，第1 点就不是运动的起始点了，

这样的纸带不能选． (2) 用

验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时， 选择适

当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用． 三、数据处理及验证

4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高

度h1、h2、h3…利用公式v3…… 将实验数据填入下表：

计算出点1、点2、点3……的瞬时速度v1、v2、

5．验证 Δh (m) VA (m/s) VB (m/s) 势能减少量 mgΔh (J) 动能增加量 ΔEk (J) 1 2 3 4 方法一: 任取两点计算．若在实验误差允许的条件下 ，则机械能守

恒定律是正确的．

方法二：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计

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算各点速度的平方v2，然后以 v为纵轴，以h为横轴，根据实验数据给出 v—h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒．

四、误差分析 分析

的原因