07.力学实验：自由落体验证机械能守恒定律-2025版高中物理实验系统课讲义.pdf

实验目的和原理

目的：

验证机械能守恒定律

原理：

求出做自由落体的物体的重力势能的减少量和动能增加量。

在实验误差允许范围内，若二者相等，则说明机械能守恒，从

而验证了机械能守恒定律

实验器材

重物、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、铁架台（带铁

夹）

不需要秒表和天平！

实验过程

1.安装器材

将打点计时器固定在铁架台上，

用导线将打点计时器与电源相连。

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

上打出一系列点，取下纸带，换上新纸带重打3-5条

3.数据处理

选择点迹清晰的纸带，验证机械能守恒定律

数据处理

方案1：利用起点和第n点计算

•选择第1、2点间距离最接近2mm的纸带（前提：50Hz）

•测出从起点到第n个点的距离hn

•计算第n点瞬时速度：=

如果在误差范围内，若mgh与相等，则验证了机械能守恒

n

定律

数据处理

方案2：任取两点A、B计算

•测出hAB

•算出vA、vB

如果在误差范围内，若mgh与−相等，则验证

AB

了机械能守恒定律

数据处理

方案3：图像法

•测量从起点到剩余各点的下落高度h，并计算对应速度v

•以为纵轴，h为横轴，根据数据做出−图像

若在误差范围内，图像是一条过原点且斜率为g的直线，则验

证了机械能守恒定律

注意事项

1.安装打点计时器时，要使其两限位孔在同一竖直平面以减少

摩擦

2.重物密度要大

3.提着纸带，而不是拖着重物。重物靠近打点计时器

4.先接通电源，再松开纸带让重物下落

5.计算速度不可用=或=

6.不需要秒表、天平

误差分析

若∆|∆|：

说明存在空气阻力或摩擦力

若∆|∆|：

原因1：利用方案1验证时，先释放了纸带，后接通了电源

原因2：交流电频率变小了

“”

用图所示装置做验证机械能守恒定律实验时，释放重物前有下列操作，其中正确的

是（填字母）

A．将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上

B．手提纸带任意位置

C．使重物靠近打点计时器

D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物

利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的。

A．速度变化量和势能变化量

B．动能变化量与势能变化量

C．速度变化量和高度变化量

D．动能变化量和高度变化量

（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，

在下列器材中，还必须使用的两种器材是。

A．刻度尺

B．天平（含砝码）

C．交流电源

D．直流电源

（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三

个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知当地