1、機械能守恒定律驗證實驗的突破也談朗威 DISLab 數字實驗系統的應用蔡曉明(江蘇省 梅村高級中學 , 江蘇 無錫 214101傳統的 物理實驗采用 自由落體 運動驗 證機械 能守恒 定 律 , 存在以下幾點不足 .1. 由于 電磁打點計時器與紙帶之間存在摩擦 , 影響實 驗 的精度 ; 2. 提紙 帶的手的抖動不 能保證 重錘在速 度為零 開始 計 時 ;3. 紙帶上的點存在拖痕而較粗 , 影響處理精度 .所以實驗效果極差 , 嚴重影 響教學質 量 . 為了解 決這 一 實驗瓶頸 , 我們采用朗威 DISL ab5. 0設備與單 擺結合代替傳 統實驗裝置 , 取得良好 的效果 . 本文 將我

2、們 的具體 做法介 紹 給同行 , 以便切磋 .實驗原理 :分別測出擺錘在擺動過程中任 意時刻的動能 和重力勢能 , 得出擺 錘在任 何時刻 它們的 總量 機 械能 , 從實驗結果得出機械能守恒的特點 .實驗器材 :擺錘 (質量已 知 、 鐵 架臺、 細線 , 以上 三個 組 成一個單擺 , 鐵架臺的正下方固定一塊標有高 度標線的扇形 鐵板 , 朗威 DI SL ab5. 0實驗儀器 (選用光電門、 數據采集器 , 電腦 .器材改制 :在光電門 上嵌一 塊小磁鋼 , 以 便能吸 附在 鐵 板上. 圖 1具體裝置如圖 1所示 .實驗方法 :1. 按照圖 1所示安 裝好單 擺裝 置 , 啟 動朗

3、威 DISLab5. 0實驗軟 件 , 將 光電 門 傳感 器 與數 據 采 集器 連 接 好 .2. 在 擺錘 下擺 的路 徑上 任選 5個位 置 (可 以選 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 中的任意 5點 , 也可以隨意選擇 , 分別測出各 自 的高度 (可由板上的刻度讀取 .3. 朗威 DISLab5. 0實驗 器開 始數 據采 集 , 讓 擺錘 在 A 點從靜止開 始擺動 , 用 光電門 分別 測出 B 、 C 、 D 、 E 各處 的速度 .4. 由計算機算出各處重力勢能與動能的總和 .5. 以上數據都記錄在數據表中.圖 2使用步驟 :1. 打開朗威 DISL ab5.

4、0實驗器 , 依次 點擊 教 材專用 軟 件 ! 、 動能勢能轉化 ! 最后彈山數據記錄界面 , 如圖 2所示 .2. 將擺錘 放到扇 形鐵板 的 A 點 處固定 好 , 然后將 光電 門傳感器移到目標處 (如 12cm 處 固定好 , 使光電門的 光點 在相應高度上 .3. 數據界面中分別錄入擋光片寬度 s 的 數值 (如 0. 008 和 物體質量 (如 0. 0075.圖 3用氣墊導軌探究功與物體質量 、 速度的關系陳春麗(浙江寧海中學 , 浙江 寧海 315600在 物理 #新教材探究 功與物體 速度變 化的關 系的實 驗 中 , 是采用小車在橡皮 筋作用 下在木 板上滑 行 , 用

5、打點計 時 器測出小車 獲得的速度 , 作出 曲線來 進行定 量關系分 析 . 這 個實驗的要點是調節木板的傾斜度 , 使小車重 力沿木板斜面 上的分力與小車所受的摩擦力平衡 , 這樣小車 只有橡皮筋的 彈力做功來探究實驗 . 但在實驗操作過程中發 現平衡摩擦力 不是很容易做到的事 , 并且木板上每處的動摩 擦因數不可能 完全相同 , 這都會給實驗增加了誤差 .氣墊導軌是利用氣源將空氣打入導軌型腔 , 再由導軌表 面上的小孔 噴出 氣流 , 在 導軌 與滑 行器 之間 形 成很 薄的 氣 膜 , 將滑行器浮起 , 使 滑行器 與導軌 之間的 摩擦力 減少到 可 以忽略的程 度 , 再忽略 空氣

6、阻 力 , 滑 行器就 可看作 是沒有 受 阻力的物體 , 大大減少 由于摩 擦力而 出現的 較大誤差 , 實 驗 結果接近理 論值 . 以下 是我用 氣墊導 軌探究 實驗的過 程 . 采 用實驗器材有 :氣墊導 軌、 光電門兩 個、 擋光片、 電腦 數字 計 時器、 橡皮筋 5條、 細線、 回形針、 配重塊、 墊高片 5個、 天平 . 1 探究功與速度關系(1 實驗裝置氣墊導軌放在水平面上 , 在滑行器與氣墊 導軌一端綁上 細線 , 細線上打一小節 , 以便用回形針把它們鉤住 , 拆開回 形 針 (留一 個鉤 一端捆在 橡皮筋上 , 另一 鉤鉤住滑行 器 , 橡 皮 筋另一端用回形針與氣墊導

7、軌端部相連 . 所用 的橡皮筋要求 長度相等 , 粗細均勻 . 在橡皮 筋的自 由長度 附近裝 兩個光 電 廳 , 記錄時間 .(2 原理分析調節氣墊導軌呈水平狀 態 , 此時滑行 器受 到重力 , 支 持 力與橡皮筋的彈力作用 , 氣墊導軌呈水平狀態 時重力沿水平 方向無分力 , 重力與支 持力平 衡 , 滑 行器只 受橡皮 筋的彈 力 作用 , 打開氣源 , 滑行器在軌道上的運動情況是 :加速度在 減 小的加速運動 , 當橡皮筋恢復原長 , 彈力消失 , 滑行器做勻 速 運動 , 此時速度最大 , 這也是我們要測的速度 . 當在自由長 度 附近處的兩光電門所記錄時間一樣時 , 所測得 速度

8、最準確 . 由于橡皮筋的彈力是變 力 , 所 作的功 是變力 功 , 不 能用公 式 計算功的大小 , 但我們可用相同的橡皮筋不 同根數并聯來測 定功與速度關系 , 每次 滑行器 起啟位 置相同 , 記錄 下不同 根 數時擋光片經過光電門的時間 , 計 算所得速度 .(3 數據記錄與 Ex cel 數據處 理 (如表 1.表 1 W t1/ms t 2/ms L / cm /m s -1v 2v 3 0000 165. 665. 630. 4570. 2090. 096 246. 246. 230. 6490. 4220. 274 3383830. 7890. 6230. 492 433. 2

9、33. 230. 9040. 8170. 738 529. 629. 631. 0141. 0271. 041圖 1 圖 2圖 3(4 結果分析從圖 1、 圖 2、 圖 3,我們 不 難 發 現 , W -v與 W -v 3呈 非線 性 關系 , W -v 2呈 線 性 關系 , 所 以 W 與 v 2成 正比 , 即 W %v 2.2 探究功與質量關系保持氣墊導軌 呈水平狀態 , 改變滑行器的 重量 , 在彈 力不變的 情況下 測出每 次 檔光片經過光電門 的時 間 , 記錄 數據 , 并 進行 Excel 數據 處 理 .4. 電腦數 據記錄表格 中的高度 一欄內第 1個數據改 為 A 、

10、 B 間的高度如 0. 12, 鼠標點擊 開始記錄 , 讓擺錘從 A 點 由靜止開始擺動 , 系 統便 會自動 記錄 擺錘 過 B 點的 速度 并 記入數據表中 .5. 鼠標 點擊 數據計算 ! , 第 1次的實驗數據都計算并 記 錄在數據表的第 1列中 . 如圖 3所示 .6. 改變高度重復實驗幾次 , 記錄、 計算在數據表中 , 最 后 將全部數據綜合、 分析 , 得出結論 .實驗注意事項 :1. 每次實驗的擺錘下擺的起始高度應一致 , 擺線應拉直 后釋放 .2. 在實驗前應先調試朗威 DISL ab5. 0實驗設備 , 測幾個 數據 , 使光電門處于穩定工作狀態 . 然后進行正式實驗 .