2018浅谈验证机械能守恒定律的两种方法
浅谈验证机械能守恒定律的两种方法验证机械能守恒定律是高中物理必修二第七章的第9节内容，如果物体系统内只有重力或弹力做功，物体的动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变，叫做机械能守恒定律。而物体的动能和势能的代数和，就是物体系统的机械能。若要验证物体系统的机械能是否守恒，必须在满足守恒条件的前提下，比较动能和势能的相互转化关系或动能、势能的代数和。
一、验证机械能守恒的实验方案
方法一：落体法。实验仪器有铁架台，打点计时器，重锤，纸袋。
在平时的实验教学中，我们一般利用落体法来验证机械能守恒定律，方法简单易行。所用方法如图1所示，打出的纸带上某两点之间的距离就表示重物下落的高度h，重物重力势能的减少△Ep=mgh下落过程中初、末位置的瞬时速度v1、v2可由打出的纸带求出，动能的增加量为 方法二：摆球法。实验仪器有朗威DISLab数据采集器，光电门传感器，DISLab机械能守恒实验器，铁架台，计算机。DISLab具体的操作方法如下：
1.架设好DISLab机械能守恒实验器。如图2所示，将光电门传感器接入数据采集器。
2.将小摆球用磁铁夹吸住，固定在A点上方5～10cm处。
3.移动光电门传感器固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔正好在A点。
4.测量DISLab机械能守恒实验器摆锤的直径及其质量，将数据输入软件窗口下方的表格。
5.将磁铁夹固定在DISLab机械能守恒实验器的A点，依次将光电门固定在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，释放摆球，当摆球通过光电门传感器后，阻止摆球回摆，摆球通过光电门传感器的速度就显示在表格中。
7.变更光电门的位置，得出光电门传感器在B、C、D三点时的数据。
8.点击数据计算，得到摆球通过B、C、D各点时的动能、势能和机械能（如图3）。
9.由结果可见，摆球在4个点的机械能变化范围几乎很小，在误差范围内，可得出结论，在只有重力做功的情况下，机械能守恒，从而验证了机械能守恒定律。
二、DISLab实验与传统实验的对比
1.DISLab实验（摆球法）所占的优势有：
（1）从课堂效果来看，数字化实验耗时短，节省了大量的时间。
（2）从学生的角度上讲，DISLab实验有利于提高学生的实验素质和信息素养，通过实验可以在学生的脑海中形成直观、深刻的印象，将学生思维空间的抽象信号比较准确地展现在电脑屏幕上，可以从电脑显示器上直接看到摆锤的瞬时速率，形象直观。
（3）从教学方式方面上讲，教师可借助DISLab实验改变教学方式，激发学生兴趣。DISLab实验的实时性和直观性，让学生几乎可同时观察到实验结果，使学生体验到科学实验的真正情景，学生会异常兴奋，并感受到高科技时代的气息，增强探究科学问题的好奇心和动力。
（4）从培养学生各方面能力上讲，DISLab实验侧重于培养学生的实验探究能力，因为在DISLab实验中，基本的仪器就是某些固定的传感器、数据采集器、相应的软件和计算机，有利于学生掌握利用现代化信息技术，可以帮助学生提高学习兴趣，拓展学生的知识层面。
2.DISLab实验与传统实验相比，在某些方面也具有弊端：
（1）从学生的角度来讲，由于学习者本身的差异性，并不是每个学习者对DISLab实验的适应程度都相同。因为DISLab实验涉及综合性、技术性的知识较多，如非电学量的转换、信号的放大、信号的采集、模拟信号与数字信号之间的转换、软件的编制等，许多内容学生都比较生疏，容易分散学生的注意力。
（2）从DISLab实验自身来讲，数字化实验自动化程度较高，易使学生忽视实验的物理意义，而单纯地关注采集、处理实验数据。
（3）从数据处理方面来讲，由于DISLab实验的数据处理及其作图全部由计算机来完成，虽然简易、快捷，但是却不能训练学生处理纸带数据的能力、数学运算能力、作图能力。而这些能力恰恰是学生必须要具备的能力，在期中、期末考试，以及两年后的高考中，都要考查学生这些能力。
3.传统实验（落体法）也有它的优势：
传统实验重视培养学生正确的选择仪器和使用仪器的能力，侧重于培养学生细致、认真、耐心的观察习惯；从处理数据上来看，传统实验可以充分培养学生的计算能力、作图能力及利用数学知识解决物理问题的能力，而这些能力恰好是学生必须具备的能力。
4.传统实验（落体法）存在以下不足：
（1）由于电磁打点计时器与纸带之间存在摩擦，影响实验的精度。
（2）提纸带时手的抖动不能保证重锤在速度为零时开始计时。
（3）纸带上的点存在拖痕并且较粗，影响处理精度。
（4）如果在课堂教学中作为演示实验来处理的话，耗时长，并且实验误差大，勉强得出结论，学生不信服。
三、总结
从上面的两个实验来看，DISLab实验实现了信息技术和中学物理实验教学整合，可以充分挖掘学生的潜能，增强学生的自信心，提高学生对物理的学习兴趣，用于课堂演示实验效果非常好.但是也存在一定的弊端。
总而言之，DISLab实验与传统实验各有优势，当然也各有弊端。高中物理DISLab实验完全取代物理传统实验手段并不是可取的好方法，教师应根据教学实验内容的实际将两者有机地结合起来，在教学中取长补短，这才是一种理想的教学方式。只有将高中物理实验与传统物理实验配合使用，才能充分发挥各自的优势，以达到实验过程的优化处理，帮助学生成功完成实验，并能在实验过程中掌握到应有的知识，学到相应的技能，培养相应的能力。
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