向一

摘 要：探討機(jī)械能量守恒定律實(shí)驗(yàn)中的不足，提出切實(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法，減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)的可操作性，以便學(xué)生更好地探討認(rèn)識(shí)機(jī)械能守恒定律。

關(guān)鍵詞：機(jī)械能；守恒定律；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律是高中物理必修課內(nèi)容之一，課本對(duì)該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、步驟和過(guò)程均有考察。表面上看，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完善精確，但深入分析可以發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)裝置漏洞多，缺乏科學(xué)性和操作性，依據(jù)課本無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)操作。為此，本文對(duì)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)改進(jìn)談?wù)勎覀€(gè)人看法和學(xué)習(xí)心得，提高實(shí)驗(yàn)可操作性和精確性。

一、實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

圖1為教材所示實(shí)驗(yàn)配圖，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用燒瓶夾固定，即使使用專用夾子也無(wú)法將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定于鐵夾上。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器所受重力分別為2.7 N和2 N，實(shí)驗(yàn)要求電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與燒瓶夾的基礎(chǔ)面上，難以計(jì)算燒瓶夾住計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的相對(duì)壓力，也難以穩(wěn)定地固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。而由于兩種計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)及功能，計(jì)時(shí)器只能固定于左下角，該固定位置容易導(dǎo)致燒瓶夾并非夾在離計(jì)時(shí)器重心位置，使計(jì)時(shí)器存在轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，試驗(yàn)中容易隨振動(dòng)而向下轉(zhuǎn)動(dòng)。改用電火花計(jì)時(shí)器也無(wú)法規(guī)避該問(wèn)題。

二、改進(jìn)措施

使用鐵夾底座面和燒瓶夾共同固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖2所示。將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直放于鐵架臺(tái)底座面，連接線柱一側(cè)貼近鐵架臺(tái)底座面，將鐵架臺(tái)立柱垂直夾角降至合適位置，使用燒瓶夾夾住計(jì)時(shí)器右上角，帶孔一端伸出臺(tái)面，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器底座調(diào)節(jié)至豎直狀態(tài)。此時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器受鐵架臺(tái)及燒瓶夾共同作用，可將計(jì)時(shí)器穩(wěn)定地固定于底座面。該設(shè)計(jì)方式不僅可以穩(wěn)定地固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還確保底座與運(yùn)動(dòng)紙帶始終處于同一水平位置，實(shí)驗(yàn)操作也更加靈活方便。另外，試驗(yàn)中保證紙帶舒展。紙帶通常被卷成圓形，紙帶的摩擦力增大。而電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作阻力應(yīng)低于2.49×10-2 N，紙帶摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作阻力。而且卷曲的紙帶也容易導(dǎo)致計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，導(dǎo)致跡點(diǎn)不清晰。因此，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將紙帶捋直，減小摩擦力，使“跡點(diǎn)”更清晰。還應(yīng)選擇質(zhì)地軟薄、韌性高的紙帶，提高“跡點(diǎn)”的清晰度。

在物理課程改革背景下，物理實(shí)驗(yàn)安排設(shè)計(jì)應(yīng)貼近實(shí)際，使實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)、性能更加符合學(xué)校實(shí)際情況，才能更有利于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。否則更容易造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)混亂，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 謝尾合