考点22
实验：验证机械能守恒定律/1.实验原理：通过实验，求出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2.实验步骤（1）安装器材：将电磁打点计时器固定在铁架台上，用导线将电磁打点计时器与低压电源相连.
（2）打纸带：用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带换上新的纸带重打几条（3~5 条）纸带.
（3）选纸带：①若选第1点O到下落到某一点的过程，即用mgh=1mv2来验证，应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带.②用1mv21mv2=mgΔh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小于或接近2 mm就无关紧要了.
3.实验结论：在误差允许的范围内，物体做自由落体运动过程中机械能守恒.
1.误差分析（1）测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值.
（2）系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔEk=n必定稍小于重力势能的减少量p g n，改进办法是调整安装的器材，尽可能地减小阻力.
2.注意事项（1）打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力.
（2）重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.
（3）应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落.
dn+1-dn-1
（4）某时刻的瞬时速度的计算应用vn=
2T不能用vn=2gdn或vn=gt来计算.
做题小帮手（广东高中学业水平测试·小题狂做·物理）在“利用自由落体验证机械能守恒定律”的实验中，下列器材中必要的是（）
A.重物
B.纸带
C.天平
D.电源
点拨：根据验证机械能守恒定律的原理及实验方法可知需要的器材.
解析在用自由落体验证机械能守恒定律时，我们是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能；故在实验中要有重物、纸带和打点计时器，而打点计时器需要电源；在数据处理中物体的质量可以消去，故不需要测物体的质量，故不用天平，A、B、D正确.
根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是（）
A.加速度 B.位移 C.速度 D.平均速度
点拨：分清楚实验中能够通过仪器直接测得的物理量，和运用物理规律间接求得的物理量.
解析加速度求解需要运用匀变速直线运动的公式，A错误；可通过纸带上的点来确定位移，B正确；速度的求解需要运用物理公式，C错误；平均速度的求解需要运用物理公式，D错误。