【文章內(nèi)容簡介】 、v2?。計算相應(yīng)的動能（5）比較實驗結(jié)論：在重力作用下，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。選取紙帶的原則：（1）點跡清晰。（2）所打點呈一條直線。（3）第2點間距接近2mm。本實驗應(yīng)注意的幾個問題：（1）安裝打點計時器時，必須使兩個紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力；（2）實驗時必須保持提起的紙帶豎直，手不動。待接通電源，讓打點計時器工作穩(wěn)定后再松開紙帶，以保證第一點是一個清晰的點；（3）打點計時器必須接50hz的4v?d6v的交流電；（4）選用紙帶時應(yīng)盡量挑選第一、二點間距接近2mm的點跡清晰且各點呈一條直線的紙帶；（5）測量高度h時，應(yīng)從起始點算起，為了減小h的相對誤差，選取的計數(shù)點要離起始點遠(yuǎn)一些，紙帶也不宜過長，有效長度可以是6?d8。（6）因為是通過比較一個物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f這個物體具有能量。如：運動的物體可以推動與其接觸的另一個物體一起向前運動，對被推動的物體做功，說明運動的物體具有能量。又如流動的河水、被舉高的重物、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體??都能對外做功，因此都具有能量。能量有各種不同的形式：運動的物體具有動能；被舉高的重物具有重力勢能；發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有內(nèi)能。另外自然界中還存在如化學(xué)能、電能、光能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等等不同形式的能。不同的能與物體的不同運動形式相對應(yīng)。如機(jī)械能對應(yīng)機(jī)械運動；內(nèi)能與大量微觀粒子的熱運動相對應(yīng)。能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能可以互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中總量保持不變。也就是說當(dāng)某個物體的能量減少時，一定存在其他物體的能量增加，且減少量一定等于增加量；當(dāng)某種形式的能量減少時，一定存在其他形式的能量增加，且減少量一定等于增加量。功是能量轉(zhuǎn)化的量度不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的。做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）的過程。且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移），因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。常見力做功與能量轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系如下： 重力做功：重力勢能與其他能相互轉(zhuǎn)化； 彈力做功：彈性勢能與其他能相互轉(zhuǎn)化； 電場力做功：電勢能與其他能相互轉(zhuǎn)化；安培力做功：電能與機(jī)械能等其他形式的能相互轉(zhuǎn)化等等。能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，只會從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移過程中總量不變，這個規(guī)律叫做能量守恒定律。表達(dá)式 e初=e末；e增=e減 說明：① 該定律是貫穿整個物理學(xué)的基本規(guī)律之一，是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條主線。② 要分清系統(tǒng)中有多少種形式的能，發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。③ 滑動摩擦力與相對距離的乘積在數(shù)值上等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，即q= 注意：① 某種形式的能量減少必然有另一種形式的能量增加，增加量與減少量相等。② 某個物體能量減少必然有另一個物體的能量增加，增加量與減少量相等。這也是我們列能量守恒表達(dá)式時的兩條基本思路。能源和能量耗散（1）能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類利用能源大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、煤炭時期、石油時期。（2）能量耗散：燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，它就不會自動聚集起來供人類重新利用；電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，它又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們也無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了。這是能源危機(jī)更深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因?！镜湫屠}[例1] 用如圖所示的實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律。實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 v的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點的痕跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律。（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟： ，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶 指出其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說明其原因。（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示。根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連接五個點a、b、c、d、e，測出a點距起始點o的距離為，點a、c間的距離為s1，點c、e間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a=。（3）在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測量的物理量是。試用這些物理量和紙帶上的測量數(shù)據(jù)表示出重錘下落的過程中受到的平均阻力大小為f=。解析：（1）步驟b是錯誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟d是錯誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶。步驟c不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含了質(zhì)量m，可以約去。（2）根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律△s=at2，有a= = =（3）根據(jù)牛頓第二定律有mg－f=ma，得f=mg－ma=m[g－故需要測量的物理量為重錘的質(zhì)量m。[例2] 實驗室為你準(zhǔn)備了下列主要的實驗器材：] ；。試設(shè)計一個實驗，驗證機(jī)械能守恒定律 要求：① 說明實驗方法和原理以及還需要的測量工具和器材。② 說明實驗的步驟和測量的物理量。③ 說明數(shù)據(jù)的處理和驗證的具體方法。④ 說明誤差產(chǎn)生的原因和消除的方法。解析：（1）用細(xì)線拴一小球，讓其從某一高度由靜止釋放，小球在向下擺動的過程中，線的拉力與球運動方向垂直，不做功。因小球運動的速度不太大，空氣阻力可以忽略，所以小球在下擺的過程中認(rèn)為機(jī)械能守恒，設(shè)小球的質(zhì)量為m，用直尺測出某過程小球下落的高度，用光電門和光電計時器測出小球通過最低點時的速度，便可驗證球下擺的過程機(jī)械能是否守恒。還需要的器材有：細(xì)線、刻度尺、鐵架臺、卡尺等。實驗裝置如圖所示。（2）實驗步驟：① 用長約1 m的細(xì)線將金屬球懸掛在鐵架臺的支架上，測量出懸點到球心的距離l，并用卡尺測出小球的直徑d；② 將光電門安裝在懸點正下方小球恰好經(jīng)過的位置，并將光電門與光電計時器相連接；③ 在小球的釋放點立一長直尺，記錄小球釋放點的高度h；④ 將小球由靜止釋放，記錄小球在最低點處穿過光電門用的時間△t；⑤ 改變小球釋放的高度，重復(fù)上述實驗，測出幾組數(shù)據(jù)。（3）產(chǎn)生誤差的主要原因是：小球釋放點高度的測量和擺線長度的測量不準(zhǔn)而導(dǎo)致小球下落的高度差△h測量不準(zhǔn)。改進(jìn)的方法是設(shè)置一個豎直的平面，記錄懸點的位置和過懸點的豎直線，讓小球在豎直平面內(nèi)運動，這樣便于記錄小球的釋放位置和下落高度。（4）數(shù)據(jù)的處理方法是：① 測出由懸點到小球釋放點的高度h，算出小球下落高度δh=l－h(huán)和小球重力勢能的變化△ep=mg（l－h(huán)）。② 由小球的直徑d和小球通過光電門的時間算出小球在最低點時的速度v和相應(yīng)動能增量△ek=比較△ek和△ep的大小，便可驗證此過程機(jī)械能是