陳占亞
用現有的驗證機械能守恒定律實驗裝置做實驗時,打點計時器會因受到外力的作用而抖動,影響實驗結果;演示時不能投影放大,坐在后排的學生看不清實驗現象;實驗時需用手捏住紙條,開、關按壓打點計時器不便。
為解決上述問題,我設計了驗證機械能守恒定律的實驗裝置。
該實驗裝置結構如下圖所示。
實驗開始前,先將裝置放好,把一號支桿和二號支桿調至合適的高度并固定。接著將打點計時器夾在一號支桿上,紙條夾夾在二號支桿上,讓紙條從復寫紙的背面穿過打點計時器,且保證振針在打下時能通過復寫紙打到紙條。
紙條穿過打點計時器之后,重物夾的掛鉤能勾住鐵塊上的鉤環,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,通過調節環將加固桿調節至支桿桿托能托住一號支桿,最后將支桿托槽與一號支桿固定,準備工作完成。
實驗時,先接上電源,打開開關讓其預熱,待打點計時器工作穩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,打點計時器的振針會有規律地在復寫紙上來回擊打,振針所打的點通過復寫紙標記在紙條上。
在紙條上選取一段均勻的點進行測量,結合打點計時器的打點規律便可算出鐵塊下落時不同時段的速度。結合機械能守恒定律公式進行不同時段的計算后再進行對比,便可驗證在允許誤差內的機械能是否守恒。