驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置

陳占亞

用現(xiàn)有的驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)裝置做實(shí)驗(yàn)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)因受到外力的作用而抖動(dòng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果;演示時(shí)不能投影放大，坐在后排的學(xué)生看不清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;實(shí)驗(yàn)時(shí)需用手捏住紙條，開、關(guān)按壓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不便。

為解決上述問題，我設(shè)計(jì)了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。

該實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如下圖所示。

實(shí)驗(yàn)開始前，先將裝置放好，把一號(hào)支桿和二號(hào)支桿調(diào)至合適的高度并固定。接著將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器夾在一號(hào)支桿上，紙條夾夾在二號(hào)支桿上，讓紙條從復(fù)寫紙的背面穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且保證振針在打下時(shí)能通過復(fù)寫紙打到紙條。

紙條穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之后，重物夾的掛鉤能勾住鐵塊上的鉤環(huán)，以此將紙條和鐵塊連接，并將紙條捋直，使其與鐵塊處于同一垂直線上。再用紙條夾夾住紙條，通過調(diào)節(jié)環(huán)將加固桿調(diào)節(jié)至支桿桿托能托住一號(hào)支桿，最后將支桿托槽與一號(hào)支桿固定，準(zhǔn)備工作完成。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接上電源，打開開關(guān)讓其預(yù)熱，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再將紙條夾打開，讓紙條和鐵塊自由下落，紙條夾夾住紙條，可讓演示者騰出一只手。

紙條在下落過程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針會(huì)有規(guī)律地在復(fù)寫紙上來(lái)回?fù)舸?，振針?biāo)虻狞c(diǎn)通過復(fù)寫紙標(biāo)記在紙條上。

在紙條上選取一段均勻的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)規(guī)律便可算出鐵塊下落時(shí)不同時(shí)段的速度。結(jié)合機(jī)械能守恒定律公式進(jìn)行不同時(shí)段的計(jì)算后再進(jìn)行對(duì)比，便可驗(yàn)證在允許誤差內(nèi)的機(jī)械能是否守恒。