用电磁打点计时器记录小车运动规律验证机械能守恒定律

【目的和要求】

　　验证小车在沿光滑斜面运动时机械能是否守恒，加深对机械能守恒定律的条件的理解；正确分析产生误差的原因和采取简单有效的方法减少实验误差。

【仪器和器材】

　　电磁打点计时器（J0203型），学生电源（J1202型），长约0．8米的光滑木板，方座支架（J1102型），金属棒（长约20厘米），纸带，导线，直尺。

【实验方法】

　　1．如图2．28－2，用方座支架上固定的金属棒支持住木板的一端构成斜面，把打点计时器固定在这一端上，并把学生电源与打点计时器连接起来。纸带穿过打点计时器后固定在小车上。

　　2．用手向上拉纸带使小车靠近打点计时器，然后用手指按住靠近计时器的纸带。接通电源让打点计时器开始工作，放开手指让小车带着纸带从静止开始向下运动。打点完毕，断开电源，取下纸带。

　　3．用直尺从斜面底端起取适当长L（不小于20厘米），量出相应的高H。在纸带上取好计数点，测算有关数据，查出本地重力加速度的值，填入下表中。

4．比较（1/2）mV_n²和mgh_n的大小，分析引起误差的主要原因。采取措施减小误差，重做一次实验，并分析所得结果，看误差是否有所减小。

【注意事项】

　　1．因为测量d_n时，要从第一点量起，所以开动计时器后，自由释放小车前，纸带不能稍有移动。由于打第一点时，纸带并不一定刚好开始运动，这将会带来d_n的误差（这种误差不会超过2毫米），所以取第一个计数点应距第一点2厘米以上。

　　2．本实验方法误差较大。误差的主要来源有d_n的测量误差、未计小车轮的转动动能、纸带与计时器的摩擦、小车轮轴与轴承的摩擦和小车与斜面的摩擦。只能采取措施减小摩擦以减小实验误差。即使这样，误差也达10%以上。

【思考题】

　　1．为了减小因摩擦而引起的实验误差，斜面倾角大些好还是小一些好？为什么？

　　2．请设计一种方法估测出小车运动时受到的摩擦力大小，估算出它在小车运动d_n位移时所做的功，并和（（1/2）mV_n²－mgh_{< SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.5pt">n}）之值进行比较，你可得出什么结论？

　　3．如果实验测得的（1/2）mV_n²的值比mgh_n的值总是偏大，正常不正常？为什么？