机械能守恒定律
1、重力势能与质量、高度的关系 实验仪器：动能势能演示器(J2169)
教师操作：组装好仪器；将钢球下落定位孔提升到一定的高度，使其中一孔对准下面的透明圆筒，透明圆筒口部放入带布绒的圆柱体；让一钢球从定位孔中竖直下落，钢球撞击带布绒的圆柱体，并使之下滑一段距离；使用不同质量的钢球从不同高度下落重做上面实验。
实验结论：质量越大物体具有的重力势能越大，物体越高，重力势能越大。 2、弹性势能
实验仪器：动能势能演示器(J2169)
教师操作：用弹簧压缩杆将弹簧压缩，在其上端放进钢球，释放被压缩的钢球，钢球被弹起一定的高度；改变弹簧压缩量，重做上述实验。
实验结论：被压缩产生弹性形变的弹簧具有弹性势能；在弹性限度内，物体发生形变越大，弹性势能越大。
3、动能和势能的相互转化
实验仪器：麦克斯韦滚摆(J04423)、弹簧振子、动能势能演示器(J2169)、单摆 教师操作：演示动能和势能的相互转化。 4、验证机械能守恒
实验仪器：密绕软弹簧、100克钩码、方座支架的铁圈、方座支架(J1102型)、长20厘米的金属棒、直尺
实验目的：用竖直弹簧振子验证在只有重力和弹力做功时，系统的机械能守恒。
实验原理：设弹簧自然长(未挂钩码时弹簧下端的簧头距悬点O的距离)为L0，弹簧下挂质量为m的钩码后，平衡时弹簧的伸长量为x0。竖直下拉钩码后放手，让弹簧振子振动，且振动到最高位置时，弹簧长度大于L0。设振子在最低位置和最高位置时弹簧的伸长量分别为x1和x2，则振动中钩码上升的高度为x＝x1－x2，且x的中点在平衡位置处。设弹簧的倔强系数(劲度系数)为k，则k=
mg
x0
设钩码在振动最低点时的重力势能为零，则此位置弹簧振子系统的机械能为
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1E1= kx12
2
当钩码振动到最高点时，弹簧振子系统的机械能为 11
E2=kx22+mgx=kx22+mg(x1-x2)
22
如果实验测得E1＝E2，则弹簧振子在振动中机械能守恒被验证。 教师操作：
(1)把金属杆、金属环Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ按图所示的顺序装在立柱上，把弹簧挂在金属杆上。在未挂上钩码时，调整金属环Ⅰ的位置，使与弹簧下端箭头所指位置等高。
(2)把质量为m的钩码挂在弹簧下端，手拉钩码慢慢下放至平衡位置。测出此时弹簧下端箭头与金属环Ⅰ间的距离x0。由(1)式求出弹簧的倔强系数k。
(3)调整金属环Ⅲ和Ⅱ的位置，使它们距弹簧下端的箭头(此时它指示平衡位置)等远。作为实验中弹簧振动时，弹簧下端箭头的最低位置和最高位置。竖直下拉钩码，至弹簧下端箭头与金属环Ⅲ处于同一水平面后自由释放，观察在振动中，弹簧下端箭头的最高位置是否与金属环Ⅱ在同一水平面内。若不一致，可稍微移动金属环Ⅱ使之一致，测出环Ⅰ到环Ⅲ的距离x1和环Ⅰ到环Ⅰ的距离x2。分别算出E1和E2，看它们在实验误差范围内是否相等。 注意事项：
(1)由于振动中机械能会因克服空气阻力做功而损耗，因此在定振动的最高位置时，应以最初几次振动的最大高度为准。
(2)向下拉钩码的距离不可过大，应使得在整个振动过程中弹簧都处于伸长状态，以免弹簧压缩时出现弯曲，破坏振动的稳定性。
5、验证机械能守恒定律(学生实验)
实验仪器：打点计时器及电源、重锤、纸带、复写纸片、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线 实验目的：验证机械能守恒定律。
实验原理：求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。
测定某点瞬时速度的方法是：物体作匀变速直线运动，在某时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。 学生操作：
(1)将打点计时器固定在铁架台上；将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。
(2)用手握住纸带，让重物缓慢的靠近打点计时器的下方，然后接通电源，让
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重物自由下落，纸带上打下一系列小点。
(3)从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量。
数据处理：物体自A点自由下落，下落到B点时与A的距离为hB，此时的速度为vB。下落到C点时与A的距离为hC，此时速度为vC。
问1：运用动能定理时，要确定初、末状态。初、末状态怎么选？ (B点为初状态，C点为末状态。) 问2：为什么不选最高点和最低点？
(最高点时动能为0，最低点时重力势能为0，是特殊情形。不能用特殊代替一般。) 物体从B到C的过程中，只有重力做功。由动能定理： W总=△EK
１１ mg(hB-hC)=－mvC2-－mvB2
２２１１2
整理： mghB-mghC=－mvC-－mvB2
２２ ( △EP减 = △EK增)
问3：上式左边表示什么意思？右边表示什么意思？ (左边表示重力势能的减少量，右边表示动能的增加量。) 问4：整个式子表示什么意思？
(物体重力势能的减少量等于动能的增加量。)
问5：既然在物体下落的过程中，重力势能的减少量等于动能的增加量，那么物体的机械能变了吗？ (没有变。)
这个式子说明，虽然物体的重力势能和动能发生了变化，但物体的机械能总量却没有变，即机械能守恒。 １１2
将上式变形： mghB+－mvB=mghC+－mvC2
２２ ( EA = EB )
问6：上式左边表示什么意思？右边表示什么意思？ (左边表示初状态的机械能，右边表示末状态的机械能。) 问7：整个式子表示什么意思？
(表示初状态的机械能等于末状态的机械能。即机械能守恒。) (1)表达式
E1=E2
１１2
mgh1+－mv1=mgh2+－mv22
２２
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A B vB v hB C hC
△EP减=△EK增 △EP增=△EK减 (2)成立条件
① 没有介质阻力和摩擦力 ② 只发生动能和势能的相互转化
即：只有重力和弹簧的弹力做功，其它力不做功。 以上两条件必须同时满足，机械能才守恒，缺一不可。 (3)应用
① 明确研究对象和运动过程；
② 分析受力情况，看是否满足守恒条件；
③ 确定初状态和末状态，选定零势能面，确定初、末状态的机械能； ④ 列方程，求解。 注意事项：
(1)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。 (2)实验时必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤落下。
(3)纸带上端最好不要悬空提着，而要用手按在墙上，这样可保证下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。
(4)测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错。为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm-80cm以内。 (5)因不需要知道动能的具体数值，因此不需要测量重物的质量m。 (6)铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻倒。 误差分析：
(1)误差来源——打点计时器的阻力、空气阻力、长度测量。
(2)减小误差方法——纸带下的重物重量要大些，体积要小；测距离时都应从0点量起，多测几次取平均值。
动量和动量守恒
7.1 冲量、动量和动量定理 1、冲量
实验仪器：气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、钩码、滑块、细绳 教师操作：小车在不同拉力作用下获得同一速度所用的时间不同
实验结论：力大的作用时间短，力小的作用时间长.
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