第8.5节实验：验证机械能守恒定律
学习目标
1.理解验证机械能守恒定律的原理。会设计实验方案，确定需要测量的物理量，
采用正确的方法测量相关的物理量。
2.能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度的大小等
数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小
实验误差。
一、实验思路
机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”，因此研究过程一定要满足这一条
件。本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究。
二、物理量的测量及数据分析
只有重力做功时，只发生重力势能和动能的转化。
1111
2222
(1)要验证的表达式：mv＋mgh＝mv＋mgh或mv－mv＝mgh－mgh。
22112112
2222
(2)所需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差、物体的运动速度。
三、参考案例
案例1：研究自由下落物体的机械能
1.实验器材
铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米
刻度尺、低压交流电源。
2.实验步骤
(1)安装置：按图甲所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接
好电路。
(2)打纸带：①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；
②先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落；
③关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。
(3)选纸带：选取点迹清晰且第1、2两点间距接近2mm的纸带。
(4)测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。
3.注意事项
(1)减小各种阻力的措施
安装时使打点计时器的限位孔与纸带处于同一竖直平面内；选用质量和密度较大
的重物。
(2)因重物下落过程中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力势能
减少量，否则实验数据不准确。
4.数据分析
hn1－hn1
(1)计算速度：如图乙所示，利用公式v＝＋－计算出点1、点2、点3、…
n
2T
的瞬时速度v、v、v、…。
123
(2)计算动能和势能的变化：计算各点对应的势能减少量mgh和动能增加量
n
1
2
mv，填入表格中。
n
2
(3)验证方案
1
2
方案一：利用起始点和第n点计算，代入gh和v，如果在实验误差允许的范
nn
2
1
2
围内，gh＝v，则验证了机械能守恒定律。
nn
2
方案二：任取两点计算。
11
22
先任取两点A、B测出h，算出gh，再算出v－v的值。