驗證機械能守恒定律實驗的改進(jìn)

弭寶國　趙文琳

一、傳統(tǒng)實驗方法存在的不足

“驗證機械能守恒”是高中階段的重點實驗，傳統(tǒng)的實驗方法存在著如下不足：（１）由于打點計時器的表面沒有溝槽可以嵌位，使用十字夾固定打點計時器時，很難保證打點計時器的水平、豎直。而打點計時器的“低頭”、“側(cè)身”對打點的準(zhǔn)確性影響很大。（２）手提紙帶釋放時，很難保證手的穩(wěn)定性，致使第一個點打成一堆。（３）有的同學(xué)釋放紙帶時不果斷，拖泥帶水，致使前幾個點間距比正常值小。

二、改進(jìn)方法

鑒于此，筆者本著簡單實用的原則，對實驗進(jìn)行了重新設(shè)計，有效地克服了上述不足，取得了較好的實驗效果。

如圖１，用２．５ｃｍ×３ｃｍ的木料制作一個高１２０ｃｍ、寬３０ｃｍ的木架，并確保木架的方正、豎直。在中間加一寬度為６ｃｍ的橫梁，在此橫梁的下邊緣固定一塊寬４厘米的三合板條，用以托住打點計時器。為保證紙帶豎直，在上橫梁的側(cè)面固定一塊兒厚度和打點計時器厚度相等的木條（厚約１．０厘米），把一個小鐵夾用木螺絲穩(wěn)定地固定在該木條上（注意：不能讓小鐵夾活動，否則仍不能避免紙帶震動）。左右調(diào)整打點計時器的位置，使紙帶保持豎直，并在中間橫梁上做標(biāo)記。

三、實驗步驟

１．實驗時按所作標(biāo)記放置打點計時器，并用Ｕ型夾固定，連接導(dǎo)線。

２．穿紙帶，掛重物。

３．一手接通電源，另一手迅速釋放紙帶。

４．關(guān)閉電源，揀起紙帶研究。

５．重復(fù)以上步驟再作幾次，選擇第一、二點間距接近２毫米且點跡清晰的紙帶進(jìn)行研究。

四、注意事項

１．要選擇第一、二點間距接近２毫米的紙帶。因為打點時間間隔為０．０２秒，由自由落體運動公式：ｈ＝1/2ｇｔ²＝０．５×９．８×０．０２²＝２毫米，所以，紙帶第一、二點間隔接近２毫米，說明紙帶是在打第一個點的瞬間下落的，否則就說明紙帶下落晚了一步，第一、二點時間間隔小于０．０２秒，這是由打點和釋放不能精確同步造成的，本套儀器無法克服。

２．釋放紙帶時一定要先打開打點計時器的電源，后釋放紙帶。并且要做到果斷、迅速、平穩(wěn)。

３．釋放紙帶時不要追求打開電源和釋放紙帶的同步，因為這樣做往往不能同步，造成第一、二點間距大于２毫米，這是先釋放，后打點造成的，這樣的紙帶不能用。

（責(zé)任編輯孫曉雯）