高中物理力学部分创新实验的探究(3)

改进:用DISLab光电门传感器来改进实验。 1、实验仪器: 两个DISLab光电门传感器、铁架台、重物、计算机(带有朗威DISLab系统) 2、实验步骤: (1)将铁


改进:用DISLab光电门传感器来改进实验。

1、实验仪器:

两个DISLab光电门传感器、铁架台、重物、计算机(带有朗威DISLab系统)

2、实验步骤:

(1)将铁架台固定在桌子上并将两个朗威DISLab传感器上下固定在铁架台的杆子上,使两个传感器保持某个距离h,并在竖直方向上的投影重合,装置连接如图1所示:

图1 用DISLab光电门传感器测量重力加速度示意图

(2)将传感器接入电脑的朗威操作系统,连接完毕后,使重物从光电门传感器的正上方下落,依次从上到下通过两个光电门传感器,电脑中同时会记录下来数据。

(3)多次实验后改变两个传感器的距离h,并重复上述2步骤。

3、数据分析:

   由于光电门的厚度很小并且已知,小球通过光电门的平均速度就可以近似为小球通过光电门时的瞬时速度,分别为 和 ,电脑中记录下来光电门传感器的遮光时间也就是其中的 和 ,小球从 加速到 通过的位移是h,运用公式 ,可以把加速度a求出来,算出来的加速度也就是重力加速度的大小g。            

4、优点:

(1)与传统实验相比,利用传感器来测量重力加速度明显更加的简单,方便,只需要固定好光电门传感器,就可以进行直接操作,而传统实验需要竖直固定打点计时器,穿纸带,打开开关等复杂的操作,不利用实验的效率而且很容易出错。

(2)与传统实验相比,利用传感器来测量重力加速度求得的数据更加的接近实际,在原实验中,在重物下落过程中,不仅存在着空气中的摩擦力影响,纸带与打点计时器之前也会存在着摩擦力影响,而在改进的试验中,重物只会受到空气中的摩擦力影响,几乎可以忽略不计,所以测出的数值较为接近实际,而且在改进试验中是用电脑来进行记录数据,相比于人工对纸带进行读数要准确地多,可以避免很多因为人为原因产生的实验误差。

(3)与传统实验相比,改进的实验中使用了光电门传感器这类新型实验仪器,有助于扩展学生的眼界,不仅仅是停留在原始的实验仪器进行实验,在题目中也会出现很多像这样的新型实验仪器,让平常的实验可以和题目中的实验有所联系,不再让学生们看到新型实验仪器就感到害怕。

2.2 利用圆周运动来验证能量守恒

原实验中是将一小球放在半圆形光滑轨道的最高处然后将其放下,观察它是否会运动到另一端的最高处,如果可以则说明小球在这个过程中的能量没有损失,也就是能量守恒,实验结果是在小球下落的过程中,小球的重力势能转变为小球的动能,当小球通过轨道的最低点向上运动时,小球的动能就转变为小球的重力势能,而在这两个过程中,没有能量的损失,也就是在这个过程中,小球的能量守恒。

改进:用DISLab光电门传感器来改进实验。

1、实验仪器:

两个DISLab光电门传感器、平均半径为R的光滑的圆形轨道(有内轨和外轨),光滑的小球,两个支架