用气垫导轨验证系统机械能守恒定律

验证机械能守恒定律是高中物理实验中的一个重点内容,传统的实验都是利用打点计时器来验证物体做自由落体时机械能守恒。随着技术手段的更新,也有利用朗威DISLab传感器来验证摆球的机械能守恒,效果比传统的实验方法要好得多,但大家都把目光集中在对单个物体（忽略地球）的机械能守恒的验证上。而在实际教学中我们往往会发现,学生对于单个物体（忽略地球）的机械能守恒掌握得比较好,对于多个物体（系统）的机械能守恒经常容易出现错误,容易遗漏系统某些部分的动能或势能。如图1所示,光滑的水平桌面上,钩码（m0）通过细线拉动滑块（m）运动的模型,学生在列出机械能守恒表达式时往往会遗漏钩码的动能,列出这样的表达式 m0 gh＝12 m v 2,而学生对于实际模型的接触很少,平时对模型的认识都来源于纸面,往往凭空想象,无法发现错误所在。因此,笔者考虑设计了利用气垫导轨和光电门验证系统机械能守恒定律的实验。     

利用Tracker研究气垫导轨上弹簧振子运动

文章利用Tracker软件的自动追踪功能,对气垫导轨上弹簧振子的运动进行分析,得到滑块运动的数据及图像。在考虑弹簧质量的情况下,利用Tracker软件捕捉到的数据,定量地分析不同时段系统的机械能,验证在短时间段内弹簧振子系统的机械能守恒。在系统长时间的运动过程中,考虑系统中的能量损失,在Tracker分析得到滑块运动的v-t图形的基础上使用软件自带的拟合功能,对长时间段内滑块运动图像进行函数拟合,进而分析计算出气垫导轨上弹簧振子做阻尼振动的阻尼系数。     

勿让课堂成为学生错误认识的源头

“ 机械能守恒”与“ 机械能不变”是两个不同的概念, 它们的内涵宽度不一样. “ 机械能守恒”中不但包 含了“ 机械能不变” , 而且包含着守恒条件和讨论守恒的必要性; “ 机械能不变”只是“ 机械能守恒”中数量关系的一 种表达, 不能作为“ 机械能守恒”的等效表述. 因此, 在物理规律的理解和学习中, 必须注意理解和挖掘物理概念、 物 理规律的表达形式跟它们的全部内涵和外延之间的区别与联系, 勿简单的处理, 让课堂成为学生错误认识的源头     

对固连于轻杆上的两小球自由下摆时能量的分析

本文分析了固连于轻杆上的两小球自由下摆时的能量,指出了每个小球机械能不守恒的原因,给出了每个小球机械能守恒的条件     

D I S实验探究弹簧振子系统中的机械能守恒定律

介绍一种用D I S研究机械能守恒定律的实验方法, 不仅为验证机械能守恒提出了一种新的方法 — — — 振动法, 也从物体动能、 重力势能和弹性势能三者相互转化的角度验证机械能守恒, 更全面地阐明了机械能守恒的 条件, 加深学生对机械能守恒定律的理解     

对固连于轻杆上的两小球自由下的摆时能量的分析

本文分析了因连于轻杆上的两小球自由下摆时的能量 ,指出了每个小球机械能不守恒的原因,给出了每个小球机械能守恒的条件。     

关于机械能守恒定律条件问题的来稿综述

本刊最近收到有关“机械能守恒条件”问题的文章多篇.它们的作者和题目是: (1)湖南地矿局职大许山高 “机械能守恒的‘绝对’性与相对性”. (2)上海师范大学林逢琦 “机械能守恒定律的条件”, (3)沈阳工业大学刘士元 “力学中三个守恒定律的守恒条件的讨论”, (4)锦州工学院李文仁 “机械能守恒定律的表述辩析”, (5)乌鲁木齐石化总厂职工大学李希潭 “关于机械能守恒条件的证明”, (6)大连水产学院蒋人发 “对机械能守恒定律的分析”, (7)中南林学院禹仪章 “机械能守恒定律的分析”. 这些来稿本应及时在刊物上发表.因来稿中对“机械能守恒…     

用DIS研究弹簧振子系统中的机械能守恒

利用DISLab实验系统中的光电门传感器,在气垫导轨装置上验证不忽略弹簧质量的情况下的机械能守恒,本实验更为精确地验证了弹簧振子系统的机械能守恒.     

机械能守恒定律及动量守恒定律演示仪器的制作

制作一种可以同时验证机械能守恒和动量守恒的实验装置,并通过这两个实验现象的对比更显著地体现了两个实验的物理现象与原理,有利于学生对机械能守恒与动量守恒原理的理解与认知。     

传送带模型中“ 功能关系”与“ 能量守恒”的对比分析

计算传送带因载物而多消耗的电能, 即多做的功时, 可以依据能量守恒定律或功能关系求解. 从能量 守恒的角度思考, 等于物块机械能的增加量与系统内能增加量之和, 但从功能关系的角度处理, 等于哪个力多做的 功呢? 本文在对比“ 滑块 木板”模型的基础上, 针对传送带空载与负载两种状态进行受力分析, 一定程度上回答了 这个问题     

谈机械能守恒条件的教学

谈机械能守恒条件的教学邹艳（山东省德州纺织工业学校２５３０１５）判断机械能是否守恒，是运用机械能守恒定律解题的先决条件．本文就有关机械能守恒定律适用条件的教学问题，谈一谈自己在教学中的做法．机械能守恒定律的适用条件通常表述为：一个系统内只有保守力作功...     

均质细直杆在光滑半圆槽内运动的研究

光滑半圆槽放置在光滑水平地面上,均质细直杆在半圆槽内运动,因其具有角速度而不同于小球在光滑半圆槽内的运动.运用动量守恒和机械能守恒求解或运用理论力学和微积分相关知识从系统运动的瞬时状态求解,可以推导出均质细直杆的角速度.基于MATLAB的数值模拟表明,系统做周期运动,且随着半圆槽与均质细直杆质量比的增大,运动周期增大并...     

频闪及Matlab技术验证机械能守恒实验装置

利用摄像头频闪技术及Matlab软件组装了一个利用单摆验证机械能守恒的实验装置,主要解决学生在缺乏打点计时器的情况下,利用简便设备进行探究的难题,并将验证推广到二维.利用数据采集量大的优点,解决了传统实验只能验证机械能相等而不能验证机械能守恒的问题.     

“机械能守恒定律”教学的深度探究

机械能守恒定律是力学中重要的定律之一.本文针对教学中常出现的问题进行深入探讨:机械能守恒定律是通过归纳还是演绎获得,准确解读守恒条件以及渗透能量转化与守恒这个核心思想.     

《用气垫导轨验证机械能守恒定律》实验方法探讨

1实验原理 当质量为m的滑块在倾斜的气垫导轨上运动时，滑块在运动过程中受到阻力很小，可以忽略．由于只有重力作功，因而系统的机械能保持不变．     

用牛顿力学方法和分析力学方法分析机械能守恒条件时遇到的一些问题

本文认为，由于存在着不稳定力场（或力），有必要区别有势力和保守力的概念，进而较全面地阐明了机械能守恒的条件． 本文还结合实例指出了哈密顿函数和坐标变换方程中是否显含时间才依赖于广义坐标的选取，不能单从系统是否稳定来判断；说明了哈密顿函数具有与系统机械能不同的特性；并得出了用分析力学方法分析机械能守恒问题的有关结论．     

不同惯性系中的力学规律

由力学相对性原理可知，在不同惯性系中，一切力学规律（如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定理、角动量定理等）的形式都相同，但在一个惯性系中机械能（或角动量）守恒，在另一惯性系中观察机械能（或角动量）却不一定守恒。     

悬线式二维碰撞实验

提出用长摆线单摆实现在准水平面内的无摩擦运动,用摄像头记录二维碰撞过程,设计了检验二维碰撞中动量守恒和机械能守恒的教学实验.     

力场与时间有关系统的功能定理及其应用

与时间有关的有势力场与其他力共同作用系统的功能定理具有比普通的功能定理更为强大的应用价值,本文介绍这一功能定理,并应用于不同参考系观察同一系统的机械能如何变化的两个简单实例:在地面上和升降机中观察地面附近同一质点的机械能变化,在地面上和在运动车厢里看一端固定于车厢壁的弹簧振子的机械能变化.指出了有些文献的有关错误.     

简谐振动实验中相关物理量间的关系与能量守恒的研究

介绍了如何较为精确地在气垫导轨上测量滑块做简谐振动时的速度、周期、弹簧的等效质量和劲度系数等物理量。利用焦利氏秤对实验中的三对弹簧进行测量,通过逐差法计算得出弹簧的等效质量和劲度系数,其结果和气垫导轨实验所得结论符合较好。在此基础上,对实验中物理量之间的关系进行定量研究,得到周期与振幅无关、周期的平方与滑块的配重块质量呈线性关系。分析了气垫导轨测量速度产生误差的原因,在对测得的速度进行修正后,通过多组实验验证了简谐振动过程中机械能是守恒的。利用Origin软件绘制曲线描述物理量之间的关系和能量变化趋势,生动形象地展示了实验中存在的规律,有利于学生更好地理解实验结论,对实验教学效果有一定的促进作用。