学生实验：用DIS研究机械能守恒

机械能守恒,上海市七宝中学汤凤君,目的,如何实验探究机械能守恒？,研究动能和重力势能转化中所遵循的规律,原理,在只有重力做功的运动中，物体的势能和动能相互转化。,使物体由静止下落，测出下落高度h对应的瞬时速度v,比较mgh和mv2，,需代入当地重力加速度g的值,12,器材步骤结论,或：参照零势能面，测出释放处的高度H、运动到高度为h处的速度v，,m为物体质量，无需测定。,12,(上海地区g=9.794m/s2),比较mgH和mghmv2，,若相等，则守恒。,若相等，则表明机械能守恒。,装置,数据采集器,定位挡片,标尺盘,光电门,摆锤及释放器,如何用DIS研究机械能守恒？,如何设计实验？,机械能守恒实验器,计算机,单摆,单摆,柱状摆锤,为何选用单摆装置而非抛体等？为何用柱状摆锤而非摆球？如何测量势能和动能，零势能面选何处方便？如何准确定位摆锤重心的初位置？摆锤为何每次要从同一位置无初速释放？如何做到？为何要多次改变光电门位置？,如何用DIS研究机械能守恒？,标尺盘,光电门,摆锤及释放器,如何用DIS研究机械能守恒？,如何设计实验？,步骤,机械能守恒实验器,定性研究先抽出定位挡片，释放摆锤，观察到达高度将定位挡片分别置于不同位置，释放摆锤定量研究输入摆锤直径(0.008m)、质量(0.0075kg)将光电门置于D点，从A点由静止释放摆锤，记录经D点的速度；将光电门分别移至位置C、B，测定速度，求出动能；,(小标尺盘),输入摆锤的高度(A、B、C、D四点高度计算机默认:0.150,0.100,0.005,0.000)，求出摆锤在各处的重力势能。,如何用DIS研究机械能守恒？,数据记录与处理,结论,在误差允许的范围内，在只有重力做功的条件下，物体的重力势能与动能相互转化，机械能守恒。,产生误差原因是什么？摆锤在摆动过程中存在一定的阻力(空气阻力和摩擦阻力)重物克服阻力做功，机械能减少。如何减小误差？尽量减小克服阻力做功；选用质量较大、体积小的重物(摆锤)。,误差原因与可能问题,如何用DIS研究机械能守恒？,摆锤释放器,若摆锤释放器的位置高于A点，对结果有何影响？测得摆锤动能偏大，机械能偏大。,1.“用DIS研究机械能守恒”实验中：(1)(多选)正确的是（）A.摆锤每次都必须从摆锤释放器的位置以不同的速度向下运动B.必须测定摆锤的直径C.摆锤下落的高度可由标尺盘直接测定D.定位挡片的作用是改变摆锤的机械能,BC,(2)某同学得到的数据界面如图所示，在数据要求不太高的情况下，可得出结论：_，理由是：_。,1.67,1.37,0.98,0.00,图(b),0.0105,只有重力做功的情况下，物体的机械能守恒,通过计算摆锤在A、B、C、D四点的机械能大小基本相等,0.0108,0.0111,0.01125,(3)仔细对比数据发现，摆锤从A到D的过程中机械能_，造成这种情况的原因主要是_。,逐渐减小,摆锤克服阻力做功消耗了一定的机械能,2.“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度(实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认)，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律。(1)实验时，先把光电门传感器放在标尺盘最低端的D点，并将此作为_点。(2)(多选)若某位同学在实验时，将摆锤由A