用DIS验证机械能守恒定律的三种方法.docx

用DIS验证机械能守恒定律的三种方法一、用斜轨法验证机械能守恒定律实验目的用斜轨法验证机械能守恒定律。实验原理位于倾斜轨道上的小车，忽略轨道的摩擦力，因只有重力对其做功，所以机械能守恒。取低处光电门传感器(接数据采集器第二通道)为零势点，设两光电门之间的高差为h，则：在两光电门传感器处小车的机械能分别为：，若为两光电门问的距离，为轨道两支脚之间的距离，S为轨道一个支脚调高高度：为本支脚平衡摩擦后高度，则公式中本实验中，“I” 型挡光片的宽度为002m，小车的质量为0.2345kg，L1=0.50m，L2=1.OOm，S=0.037m，S'=0.013m，所以h=0.012m。两光电门传感器处机械能损耗的计算公式为：实验器材朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平等。实验装置图 见图221。实验过程与数据分析l、将力学轨道调节水平，把一侧调高3.7cm，按0.5米间距安装两光电门；2、将两光电门接入数据采集器第一、二通道；3、打开“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，让小车自由向下滑动56次，点击停止；4、点击“公式”，输入变量和计算公式，得到计算结果；5、由结果可见：六次实验中机械能损失仅在1.902.90之间；6、进一步改进实验手法，精细调节力学轨道垫高的角度，平衡摩擦力，可大幅度提高实验精度，得到图22-3所示的计算结果，机械能的损失已控制在千分之一以内；7、由此可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。 二、用气垫导轨法验证机械能守恒定律实验器材朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平等。实验目的用气垫导轨法验证机械能守恒定律。实验装置图见图22-4。实验过程与数据分析1、将气垫导轨调节水平，把一个支脚调高2.4cm， (也可先安装，测量出角度后修改公式)，按0.5米间距安装两光电门：2、将两光电门接入数据采集器第一、二通道：3、打开“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，启动气源，让滑块自由滑下45次，关闭气源；4、点击“公式”，输入变量和计算公式，得到计算结果；5、由结果可见，五次实验中机械能损失仅在1.301.95之间。在误差范围内，可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。三、用摆球法验证机械能守恒定律实验目的用摆球法验证机械能守恒定律。实验原理把一个摆球用细线悬挂起来并拉到一定的高度，然后放开，摆球在摆动过程中，动能和势能发生相互转化，忽略空气的阻力影响，因只有重力对其做功，所以机械能守恒。取摆球摆动时最低点为零势点，将光电门传感器固定在不同点，设此点的高度为h，则在两光电门传感器处摆球的机械能为：本实验中，摆球为直径为0008m小圆柱体，质量为00075kg，摆球通过光电门传感器时的挡光时间为tl，所以：摆球的速度为。实验器材朗威DISLab、计算机、DISLab机械能守恒实验器(图231)、天平等。实验装置图见图23-2。实验过程与数据分析1、将DISLab机械能守恒实验器按装配图安装好(参照用户手册)，把光电门传感器固定在实验器的A点，并接入数据采集器的第一通道；2、将小摆球用磁铁夹吸住，固定在A点上方510厘米处； 3、移动光电门传感器固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔正好在A点；4、打开“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，释放摆球，当摆球通过光电门传感器后，阻止摆球回摆；5、移动光电门传感器固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔分别位于B、C、D点，重复步骤4，获得四次实验数据；6、点击“变量”分别定义“h”“m”表示光电门距零势点的高度和摆球的质量，并输入相应的数据；7、点击“公式”，输入计算摆球速度和摆球在各点的机械能公式，得到实验结果；8、由结果可见：摆球在四个点的机械能变化范围小于5。在误差范围内，可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。- 3 -