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新教材实验-用DIS研究机械能守恒定律
用DIS研究机械能守恒定律
实验目的
研究动能和重力势能转化中所遵循的规律。
实验原理
分别测定摆锤在摆动过程中任意时刻的动能和势能,研究机械能的总量有什么特点。
实验器材
机械能守恒实验器、DIS(光电门传感器、数据采集器、计算机等)。
实验1
观察由同一位置释放的摆锤,当摆线长度不同时,摆锤上升的最大高度。
如图所示,实验时先卸下“定位挡片”,将摆锤(圆柱形)置于A点,释放摆锤,观察它摆到左边最高点时的位置,用笔记下这个位置,看看这个高度与A点位置是否相同?
装上定位挡片并置于P点位置,它对摆绳有阻挡作用。再次释放摆锤,同样观察摆锤向左摆起的最大高度,记下这个位置。
依次将定位挡片下移至Q、R等位置,重复上述实验。做类似观察、记录。
从实验结果可得出什么结论?
实验2
将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器。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,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。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,不必输入。若选用其他点,则需测量实际高度并输入数据。
开启电源,运行DIS应用软件,点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”,软件界面如图所示:
测量摆锤的直径Δs及其质量m,将数据输入软件界面内。把光电门传感器放在标尺盘最底端的D点,并以此作为零势能点。
摆锤置于A点,点击“开始记录”,同时释放摆锤,摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处。
点击“数据计算”,计算D点的势能、动能和机械能。依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点,重复实验,得到相应的数据。
比较上述实验结果中各位置的机械能,在实验误差允许范围内,看看有什么特点?从中可得出什么结论?
相关习题
(2008?闸北期末)用DIS研究机械能守恒定律。将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器,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,求得摆锤在该位置的重力势能,进而研究势能和动能转化时的规律。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,不必输入。现某位同学要测定摆锤在D点的瞬时速度。其实验装置如图(1)所示,接着他点击“开始记录”,同时让摆锤从图中所示位置释放,计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处,如图(2)。
(1)。
(2)图(2)中计算机记录的数据与真实值相比将 (填“偏大”、“偏小”或“仍准确”)
(2008年8校联考)如图所示是在“用DIS实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置,完成下列有关问题:
(1)本实验中,采用的传感器是 (填写传感器名)。
(2)本实验中,先选取零势能面再进行实验,则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数 影响(选填“有”或“无”)。
(3)每次都准确从同一位置静止释放摆锤,改变传感器安装的高度,以同一零势能面测得四个不同位置的重力势能和动能数据。
动能(×10-2J) 重力势能(×10-2 J) 机械能(×10-2 J) 7.34 0.00 7.34 4.91 2.50 7.41 2.46 5.00 7.46 0.00 7.50 7.50
观察表格不难发现,两者之和(机械能)随测量位置的不同而不断增加,可能的原因是 。
学生实验 用DIS研究机械能守恒定律
第 3 页 共 3 页
(1)①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点 (2分)②摆锤释放器未置于A点(2分)
(2)偏小(2分)
(1)光电门(光电门传感器)(2)无(3)摆锤在摆动过程中存在一定的阻力(只要提到有阻碍就给分)
摆锤
传感器
A
B
c
磁敏电阻
×
×
×
×
×
×
c
d
c
b
a
C
D
15
10
5
图(1)
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