驗證機械能守恒定律實驗的數(shù)字化改進(jìn)
——也談DIS實驗系統(tǒng)的應(yīng)用

(江蘇省梅村高級中學(xué)，江蘇 無錫 )

圖1

目前大多數(shù)學(xué)校都采用傳統(tǒng)的實驗方法和裝置(如圖1)驗證機械能守恒定律，筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)這種傳統(tǒng)的物理實驗采用自由落體運動、電火花計時做機械能守恒定律實驗，存在以下幾點不足：

(1)紙帶與打點計時器不可避免存在摩擦，影響實驗的精度；

(2)提紙帶的手的抖動很難保證重錘在速度從零開始計時；

(3)紙帶上的點存在拖痕，影響實驗精度；

(4)位移測量和數(shù)據(jù)處理比較繁瑣，學(xué)生實驗時間比較長．

為了解決這一實驗瓶頸，筆者用小車沿斜面下滑，做實驗驗證機械能守恒定律，進(jìn)行實驗的信息化改進(jìn)，取得了較好的實驗教學(xué)效果．實驗中我們采用DIS數(shù)據(jù)采集器和光電門采集數(shù)據(jù)，并用其自帶的軟件處理數(shù)據(jù)．

如圖2所示，實驗裝置有：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、天平、尺、U型擋光板、光電門2個、鐵架臺2個、DIS系統(tǒng)．實驗在數(shù)字化物理實驗室進(jìn)行，該室配備28套DIS實驗系統(tǒng)，可供56人(2人一組)分組實驗．

圖2

實驗時先實驗裝置按上述數(shù)據(jù)將實驗裝置安裝到位，兩個光電門分別連接數(shù)據(jù)采集器第一、二通道．打開電腦和數(shù)據(jù)采集器，打開“計算表格”，選擇“自動記錄”，啟動氣泵，待氣流穩(wěn)定時將滑塊從導(dǎo)軌的高處釋放自由下滑．連續(xù)實驗5次，所有數(shù)據(jù)將自動記入“計算表格”內(nèi)(如表1)．

表1

實驗注意事項：(1)實驗時氣墊導(dǎo)軌的傾斜度不要太大，滑塊在導(dǎo)軌上勻加速運動的加速度不宜過大．(2)在實驗前應(yīng)先調(diào)試DIS實驗系統(tǒng)，試測幾個數(shù)據(jù)，使光電門處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，然后進(jìn)行正式實驗．