在驗證機械能守定律時如何減小阻力

❶ 驗證機械能守恆定律速度的幾種求法

實驗目的

學會用打點計時器驗證機械能守恆定律的實驗方法和技能。

實驗器材

打點計時器、紙帶、復寫紙、低壓電源、重物（附紙帶夾子）、刻度尺、鐵架台（附夾子）、導線。

實驗原理

只有重力做功的自由落體運動遵守機械能守恆定律，即重力勢能的減少量等於動能的增加量。利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度，計算出瞬時速度，即可驗證物體重力勢能的減少量與物體動能的增加量相等。

實驗步驟

1.將打點計時器固定在支架上，並用導線將打點計時器接在交流電源上。

2.將紙帶穿過打點計時器，紙帶下端用夾子與重物相連，手提紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方。

3.接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點；重復實驗幾次，從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近2mm，且點跡清晰的紙帶進行測量。

4.記下第一個點的位置O，在紙帶上選取方便的個連續點1,2,3,4,5，用刻度尺測出對應的下落高度h1,h2,...；用公式計算各點對應的瞬時速度；計算各點對應的勢能減少量和動能增加量，進行比較。

注意事項

1.安裝打點計時器時，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦阻力。

2.實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器工作正常後才能松開紙帶讓重錘下落。

3.紙帶上端最好不要懸空提著，而要用手按在牆上，這樣可保證下落的初速度為零，並且紙帶上打出的第一個點是清晰的一個小點。

4.測量下落高度時，都必須從起點算起，不能搞錯。為了減小測量值的相對誤差，選取的各個計數點要離起始點遠些，紙帶也不宜過長，約40cm即可；實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力（主要是打點計時器的阻力）做功，所以動能的增加量必定稍小於勢能的減少量。

5.因不需要知道動能的具體數值，所以不需要測出重物的質量m。

http://www.chinae.com/formaluser/experiments/gzwl/200809/17-125.asp

這個網有動畫。

❷ 在「驗證機械能守恆定律」的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz．查得當地的重力加速度為g=9.80

（1）重力勢能的減小量為：△E P =mgh OB =1.911m（J） 故答案為：1.911m． （2）B點時的速度為 v B = h AC 2T =1.944 （m/s） 重錘下落到B點時增加的動能為： △ E kB = 1 2 m v 2B =1.89m （J） 故答案為：1.89m． （3）根據計算結果可以得出該實驗的實驗結論． 故答案為：在允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等於其動能的增加，驗證了機械能守恆定律． （4）重錘減小的重力勢能略大於其增加的動能，其原因是重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力），必須克服阻力做功，減小的重力勢能等於增加的動能加上克服阻力所做的功． 故答案為：重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力），必須克服阻力做功，減小的重力勢能等於增加的動能加上克服阻力所做的功．

❸ 驗證機械能守恆定律選用的重物質量過大

驗證機械能守恆定律實驗時，發現重物減少的重力勢能總是大於重物增加的動能，主要原因是空氣對重物的阻力以及打點計時器對紙帶的阻力，使得減少的重力勢能一部分轉化為內能，故C正確，A、B、D錯誤．
故選：C．

❹ 在「驗證機械能守恆定律」的實驗中：（1）下面列舉了該實驗的某幾個操作步驟：A按照圖（甲）所示的裝置安

（1）A按照圖（甲）所示的裝置安裝器材，故A正確；
B：將打點計時器應接到電源的「交流輸出」上，故B錯誤；
C：開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然後再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由於重物運動較快，不利於數據的採集和處理，會對實驗產生較大的誤差．故C錯誤；
D：測量打出的紙帶上某些點到第一個點之間的距離，故D正確；
E：根據測量的結果計算重錘下落的過程中減少的重力勢能是否等於增加的動能，故E正確；
本題選錯誤的，故選：BC．
（2）根據在勻變速直線運動中，連續相當時間內的位移差等於常數即△x=aT²有：
s₂-s₁=a×（2T）²=a×4T²
所以解得：a=

S2?S1

4T2

．
（3）重錘下落過程中，不可避免的受到阻力作用，因此重力勢能的減小量大於動能的增加量；
重錘下落過程中，受到重力和阻力作用，根據牛頓第二定律得：mg-F=ma
所以要想測量阻力的大小，還應該測量重錘的質量m，
重錘在下落過程中受到的平均阻力的大小F=m（g-a）．
故答案為：（1）BC；（2）

S2?S1

4T2

；（3）重錘質量m，m（g-a）．

❺ 驗證機械能守恆定律實驗中,為什麼重錘質量選用得大些,有利於減少誤差

在大部分的試驗中需要較大的質量或慣性來克服阻力 並減小誤差
所以重錘大些 摩擦消耗的能量占總能量的比例較小 所以更為准確
若驗證 可選用小重錘實驗 結果與大重錘實驗有誤差 並且較大

❻ 在「驗證機械能守恆定律」的實驗中，所用電源的頻率為50Hz，某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時

每兩個計數點之間的時間間隔為：T=0.04s，根據利用逐差△x=aT 2 有： s 4 -s 2 =2a 1 T 2 s 3 -s 1 =2a 2 T 2 a= a 1 + a 2 2 = s 3 + s 4 - s 1 - s 2 4 T 2 =9.69m/s 2 重力勢能的減小量為：△E P =mgh OB =1.91m（J） B點時的速度為：v B = s AC 2T =1.94m/s 重錘下落到B點時增加的動能為：△E K = 1 2 m v 2B =1.89mJ 根據計算結果可以得出該實驗的實驗結論：在誤差允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等於其動能的增加，驗證了機械能守恆定律． 重錘減小的重力勢能略大於其增加的動能，其原因是重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力），必須克服阻力做功，減小的重力勢能等於增加的動能加上克服阻力所做的功． 故答案為：（1）a=9.69m/s 2 ；（2）E k =1.89mJ； （3）不是；空氣阻力以及紙帶受到的打點計時器對它的阻力

❼ 檢驗機械能守恆定律中存在空氣阻力

物體下落過程中存在阻力，重力勢能沒有全部轉化為動能，因此重力勢能的減少量△Ep大於動能的增加量為△E _K ．
故答案為：大於．

❽ 在「驗證機械能守恆定律」的實驗中：①為了盡可能減小誤差，下列計時儀器中，最好應選擇______A．秒錶

①打點計時器可以用電火花打點計時器，這樣能減少摩擦阻力的影響，而且效果好．
通過打點計時器打點的時間間隔可以計算出計數點之間的時間間隔，所以也不需要秒錶．
故選：C．
②根據某段時間內的平均速度等於中間時刻的瞬時速度知，
v_n=

sn+sn+1

2T

．
選項A、B、C中是利用自由落體運動公式求解，如果是自由落體運動，也不需要驗證呢，故A、B、C錯誤．
故選：D
故答案為：（1）C（2）D

❾ 在驗證機械能守恆定律的實驗中①自由落下的重錘質量要大一些，這是為了減少______對實驗的影響．②實驗中

①實驗中重錘質量選擇大一些的，為了減小空氣阻力和打點計時器對紙帶的阻力．
②驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩邊都有質量，可以約去，所以不要測量重錘的質量．
③測量出相鄰兩點間的位移s₁、s₂、s₃、s₄、重錘的質量m，
根據逐差法得，a=

(s3+s4)?(s1+s2)

4T2

＝

(s3+s4)?(s1+s2)

4

f2．
根據牛頓第二定律得，mg-f=ma，
解得阻力f=m[g?

(s3+s4)?(s1+s2)

4

f2]．
故答案為：①空氣阻力和打點計時器對紙帶的阻力②不要③相鄰兩點間的位移s₁、s₂、s₃、s₄、重錘的質量m，m[g?

(s3+s4)?(s1+s2)

4

f2]．