验证机械能守恒定律
自由落体中动能与势能的转化
让重物做自由落体运动，用打点计时器记录纸带，比较重物减少的重力势能与增加的动能。
配套虚拟仿真：验证机械能守恒定律（虚拟探究）
让重物做自由落体运动，用打点计时器记录纸带，比较重物减少的重力势能与增加的动能。
实验目的
- 验证在只有重力做功时机械能守恒。
- 会用纸带测量位移和速度。
- 分析实验误差的来源。
实验原理
只有重力做功时，物体的重力势能转化为动能，机械能总量保持不变：
mgh = ½mv²，即 gh = v² / 2。
实验中测出重物下落高度 h 和对应时刻的速度 v，比较 gh 与 v²/2 是否相等。由于存在摩擦和空气阻力，重物增加的动能通常略小于减少的重力势能。
关键公式 / 方程式
mgh = ½mv²，即 gh = v²/2
实验器材
打点计时器、纸带
重物（带纸带夹）
铁架台
学生电源
刻度尺（毫米）
天平（测质量）
实验步骤
1
组装装置
把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带穿过限位孔，下端夹住重物。
2
打点记录
先接通电源，待打点稳定后释放纸带，让重物带着纸带自由下落。
3
选取纸带
选点迹清晰、第 1、2 点间距接近 2 mm 的纸带（说明是自由落体）。
4
测量速度
选取一段点距均匀的部分，用 vₙ = (hₙ₊₁ − hₙ₋₁)/(2T) 求某点速度。
5
比较能量
量出该点对应的下落高度 h，比较 gh 与 v²/2 的大小。
实验现象
计算得到的 v²/2 略小于 gh，两者在误差允许范围内相等。
纸带上的点距越来越大，说明重物做匀加速运动。
实验结论
结论
在只有重力做功的情况下，重物减少的重力势能等于增加的动能，机械能守恒。实验中因摩擦和空气阻力存在，动能的增加量略小于势能的减少量。
安全提示
请务必遵守以下安全要求
重物要挂牢，下方不要站人，防止重物掉落砸伤。
先接通电源再释放纸带，实验结束后先断电再拆装置。