高中物理必修二第七章：验证机械能守恒定律

1.验证机械能守恒的实验方案

方法一：落体法。 实验设备包括铁架、打点计时器、重物和纸袋。

在日常实验教学中，我们一般采用落体法来验证机械能守恒定律。 该方法简单易行。 所用方法如图1所示。打印纸带上两点之间的距离代表下落重物的高度h。 下落过程开始和结束时重物重力势能的减少△Ep=mgh瞬时速度v1。 ，v2可由打出的纸带求得，动能的增加采用方法二：摆球法。 实验仪器有朗威数据采集器、光电门传感器、机械节能实验仪、铁架、计算机等。 具体操作方法如下：

1、搭建机械节能实验装置。 如图2所示，将光电门传感器连接至数据采集器。

2、用磁铁夹住小摆球，固定在A点上方5～10cm处。

3、移动光电门传感器固定臂，用水平仪观察并调整光电门透光孔正好在A点。

4、测量机械能守恒实验仪摆锤的直径和质量，并将数据输入到软件窗口底部的表格中。

5、将磁铁夹固定在机械能守恒实验器的A点，将光电门依次固定在B、C、D点。

6、打开通用软件中的“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，松开摆球，当摆球通过光电门传感器时，防止摆球向后摆动，摆球球将通过光电门传感器的速度显示在表中。

7、改变光电门位置，获取B、C、D三点光电门传感器数据。

8、点击“数据计算”即可得到摆球经过B、C、D点时的动能、势能和机械能（图3）。

9、从结果可以看出，摆球机械能在四个点处的变化幅度几乎很小。 在误差范围内，可以得出只有重力作用时，机械能守恒，从而验证了机械能守恒定律。

2、实验与传统实验对比

1、实验（球摆法）的优点是：

（1）从课堂效果来看，数字化实验时间短，节省大量时间。

(2)从学生的角度来看机械能守恒的条件，实验有利于提高学生的实验质量和信息素养。 通过实验，可以在学生头脑中形成直观、深刻的印象，更准确地展示学生思维空间的抽象信号。 在电脑屏幕上，可以直接从电脑显示器上看到摆锤的瞬时速度，直观。

(3)在教学方法上，教师可以利用实验来改变教学方法，激发学生的兴趣。 实验的实时性和直观性使学生几乎可以同时观察实验结果，让学生体验科学实验的真实场景。 学生们将会无比兴奋，感受到高科技时代的氛围，这将增强他们探索科学问题的好奇心和动力。 。

(4)在培养学生各方面能力方面，实验重点培养学生的实验探究能力，因为实验中基本仪器是一定的固定传感器、数据采集器、相应的软件和计算机，有利于学生的实验探究能力的培养。学生。 掌握现代信息技术的运用，可以帮助学生提高学习兴趣，拓展知识面。

2、与传统实验相比，实验在某些方面也存在不足：

(1)从学生的角度来看，由于学习者自身的差异，并不是每个学习者对实验的适应程度都相同。 由于实验涉及到很多综合性、技术性知识，如非电量的转换、信号放大、信号采集、模拟信号与数字信号的转换、软件编写等，很多内容对于学生来说是比较陌生的，很容易分散学生的注意力。

(2)从实验本身来看，数字化实验自动化程度较高，很容易导致学生忽视实验的物理意义，单纯专注于实验数据的采集和处理。

(3)从数据处理方面来说，由于实验的数据处理和绘图均由计算机完成，虽然简单、快速，但无法训练学生处理纸带数据的能力、数学运算能力、绘图能力能力。 这些能力正是学生必须具备的。 这些能力将在期中考试、期末考试以及两年后的高考中得到检验。

3、传统实验（落体法）也有其优点：

传统实验重视培养学生正确选择和使用仪器的能力，注重培养学生细致、认真、耐心的观察习惯；

从数据处理的角度来看，传统实验可以充分培养学生的计算能力、绘图能力以及运用数学知识解决物理问题的能力，而这些能力正是学生必须具备的。

4、传统实验（落体法）存在以下缺点：

(1)由于电磁打点定时器与纸带之间的摩擦，影响实验的准确性。

(2)提起纸带时手的抖动不能保证重物在速度为零时开始计时。

(3)纸带上的点有拖痕且较粗，影响加工精度。

(4)如果在课堂教学中作为演示实验来处理，则时间较长，实验误差较大，而且勉强得出结论，学生不服气。

三、总结

从以上两个实验来看，该实验实现了信息技术与中学物理实验教学的融合，可以充分挖掘学生的潜能，增强学生的自信心，提高学生学习物理的兴趣。 用于课堂演示时实验效果非常好。 但也有一定的缺点。

总而言之，实验和传统实验都有其优点，当然也有其缺点。 完全取代高中物理传统实验方法并不是一个好方法。 教师应根据教学实验的实际内容，将二者有机结合起来，在教学中取长补短。 这是一种理想的教学方法。 只有将高中物理实验和传统物理实验结合起来使用，才能充分发挥各自的优势来优化实验流程，帮助学生顺利完成实验，并在实验过程中掌握必要的知识、学习相应的信息。 技能并发展相应的能力。