驗證機械能守恒定律的實驗裝置

文 山東省聊城市第三中學2016級（2）班 陳占亞

用現有的驗證機械能守恒定律實驗裝置做實驗時，打點計時器會因受到外力的作用而抖動，影響實驗結果；演示時不能投影放大，坐在后排的學生看不清實驗現象；實驗時需用手捏住紙條，開、關按壓打點計時器不便。

為解決上述問題，我設計了驗證機械能守恒定律的實驗裝置。

該實驗裝置結構如下圖所示。

裝置結構示意圖

實驗開始前，先將裝置放好，把一號支桿和二號支桿調至合適的高度并固定。接著將打點計時器夾在一號支桿上，紙條夾夾在二號支桿上，讓紙條從復寫紙的背面穿過打點計時器，且保證振針在打下時能通過復寫紙打到紙條。

紙條穿過打點計時器之后，重物夾的掛鉤能勾住鐵塊上的鉤環，以此將紙條和鐵塊連接，并將紙條捋直，使其與鐵塊處于同一垂直線上。再用紙條夾夾住紙條，通過調節環將加固桿調節至支桿桿托能托住一號支桿，最后將支桿托槽與一號支桿固定，準備工作完成。

實驗時，先接上電源，打開開關讓其預熱，待打點計時器工作穩定后再將紙條夾打開，讓紙條和鐵塊自由下落，紙條夾夾住紙條，可讓演示者騰出一只手。

紙條在下落過程中，打點計時器的振針會有規律地在復寫紙上來回擊打，振針所打的點通過復寫紙標記在紙條上。

在紙條上選取一段均勻的點進行測量，結合打點計時器的打點規律便可算出鐵塊下落時不同時段的速度。結合機械能守恒定律公式進行不同時段的計算后再進行對比，便可驗證在允許誤差內的機械能是否守恒。