验证机械能守恒定律实验的数字化改进——也谈DIS实验系统的应用

(江苏省梅村高级中学，江苏 无锡 )

图1

目前大多数学校都采用传统的实验方法和装置(如图1)验证机械能守恒定律，笔者在教学实践中发现这种传统的物理实验采用自由落体运动、电火花计时做机械能守恒定律实验，存在以下几点不足：

(1)纸带与打点计时器不可避免存在摩擦，影响实验的精度；

(2)提纸带的手的抖动很难保证重锤在速度从零开始计时；

(3)纸带上的点存在拖痕，影响实验精度；

(4)位移测量和数据处理比较繁琐，学生实验时间比较长．

为了解决这一实验瓶颈，笔者用小车沿斜面下滑，做实验验证机械能守恒定律，进行实验的信息化改进，取得了较好的实验教学效果．实验中我们采用DIS数据采集器和光电门采集数据，并用其自带的软件处理数据．

如图2所示，实验装置有：气垫导轨、滑块、天平、尺、U型挡光板、光电门2个、铁架台2个、DIS系统．实验在数字化物理实验室进行，该室配备28套DIS实验系统，可供56人(2人一组)分组实验．

图2

实验时先实验装置按上述数据将实验装置安装到位，两个光电门分别连接数据采集器第一、二通道．打开电脑和数据采集器，打开“计算表格”，选择“自动记录”，启动气泵，待气流稳定时将滑块从导轨的高处释放自由下滑．连续实验5次，所有数据将自动记入“计算表格”内(如表1)．

表1

实验注意事项：(1)实验时气垫导轨的倾斜度不要太大，滑块在导轨上匀加速运动的加速度不宜过大．(2)在实验前应先调试DIS实验系统，试测几个数据，使光电门处于稳定工作状态，然后进行正式实验．