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摘 要能量守恒定律是自然界中普遍规律，是学生认识自然、掌握自然规律的重要工具。能量转化和能量守恒贯穿到整个高中物理课程，机械能守恒定律是高中物理中首次涉及到多种形式能量的定律，与其他能量守恒定律相比，机械能守恒定律不涉及到物理的运动过程中，看起来比较简单，但是学起来并不轻松。本文主要对摆球法和落体法这两种验证方法进行对比，找到两者各自的优势和劣势。
【关键词】机械能守恒定律；摆球法；落体法
物理是一门实验性很强的学科，实验在物理学习中占据重要位置，验证机械能守恒定律是高中物理学习中重要的一个实验。物体在重力做功自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能，但是物体的总机械能保持不变。如果物体某一个瞬间速度是v，下落高度是h，那么物体的重力势能减少量为mgh，动力增加量为
mv2，那么检查两者之间实验误差允许范围是否相等，如果相等这证明机械能守恒定律。本文通过两种实验验证机械能守恒定律，并对比两种方法的优劣。
1 落体法
1.1 实验器材
铁架台、电源、复写纸、导线、毫米刻度尺、打点计时器、重物等等。
1.2 实验步骤
第一步安装器材，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源连接。
第二部打纸带用手竖直提起纸袋，然后将重物停靠在打点计时器下方，接通电源以后才能松开纸带，让重物做自由落体运动，打点计时器在纸带上打出一系列的点，然后将纸带取出来，换上新的纸重打3-5条纸带。
第三步选纸带。如果选择第1点0下落到某一个点的过程，那么就用mgh=
mv2来验证，选择点迹清晰，两点间距小于或者接近2mm的纸带。如果用为
mvB2_mvA2=mg△h进行验证时，则要选择适当的点作为基准点，这样指纸带上两点之间的距离是否小于或者接近2mm都不重要了。
1.3 实验结果
如果验证动能的增加量和重力势能的减少量在允许误差范围之内，则证明了机械能守恒定律。
2 摆球法
2.1 实验器材
计算机、铁架台、DISLab数据采集器、DISLab机械能守恒实验器、光电门传感器等等
2.2 实验步骤
第一步：安装好DISLab机械能守恒实验器，将光电门传感器接入到数据采集器中，然后用磁铁吸住小摆球，固定在A点固定在上方的5-10cm处，移动光电门传感器的固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔，将其调节到A点。
第二步：测量DISLab机械能守恒实验器摆锤的直径和质量，并将采集的数据输入到软件下方的表格中。
第三步：将磁铁固定在DISLab机械能守恒实验器的A点，然后将光电门分别固定在B、C、D点。
第四步：打开计算机通用软件中的计算表格，打开菜单栏的自动记录那一栏，点击开始后释放摆球，摆球通过光电门感应器后会阻止摆球回摆，光电门自动记录摆球的速度。
第五步：移动光电门的位置，将光电门分别在B、C、D点进行实验，得到这三点的摆球速度。
第六步：点击计算机应用软件中的数据计算，分别得到摆球在B、C、D点三个点的动能、势能以及机械能。如表1所示。
2.3 实验结果
通过上述表格可以看出，摆球在A、B、C、D四个点的机械能变化很小，在允许的误差范围5%之内，所以得出以下结论，当物体在重力做功的情况下，机械能守恒，证明机械能守恒定律。
3 摆球法与落体法两种实验方法的优缺点
3.1 摆球法优劣势
3.1.1 摆球法的优势
摆球法的实验时间比较端，节省了实验时间。其次，摆球法通过计算机显示屏可以让大家直观看到摆锤的摆动的瞬时速度，电脑同时记录了摆球的速度以及相关信息，形成比较直观、深刻的实验效果。摆球法直观性和实时性比较强，能够让学生真正感受到科学实验的情景，从而提高大家实验的积极性。最后，摆球法使用了光门传感器、计算机应用软件、数据采集器等现代化信息技术，能够拓展大家的知识面。
3.1.2 摆球法的劣势
摆球法实验综合性比较强，涉及到信号采集、模拟信号、数字信号以及非电学来那个的转换等等，对学生实验综合素质要求比较高，所以在实验过程中，很多同学很容易感到手忙腳乱，顾此失彼，影响到整体实验效果。
3.2 落体法优劣势
3.2.1 落体法的优势
落体法相对来说比较简单，学生掌握起来也比较容易。落体法主要培养学生的观察能力、使用仪器设备的能力、计算能力、利用数学知识解决物理问题的能力。
3.2.2 落体法的劣势
落体法的电磁打点计时器在实验过程中与纸带有摩擦，很容易影响到打点质量，导致纸带上的点比较拖沓，影响到处理精度，导致实验误差大，无法验证机械能守恒定律。
4 总结
从上述实验可以看出，落体法和摆球法这两种验证方法都各有优势和劣势。摆球法充分利用了现代信息技术，提高了实验的便利性和准确性，但是实验方法比较复杂，增加了学生实验的难度。落体法这种比较传统的实验方法简单，但是花费时间长。所以在实验过程中，要根据实际情况，选择合适的实验方法。
参考文献
[1]段小庆.浅谈验证机械能守恒定律的两种方法[J].新课程·下旬，2014（08）：160-160.
[2]李佳佳，赵兵.“落体法”验证机械能守恒定律实验中计数点的选取[J].物理教学探讨，2017，35（04）：24-25.
[3]武兴峰.验证机械能守恒定律实验的精彩变式[J].中学课程辅导（教学研究），2016，10（27）：101-102.
作者单位
湖南广益实验中学 湖南省长沙市 410000
【关键词】机械能守恒定律；摆球法；落体法
物理是一门实验性很强的学科，实验在物理学习中占据重要位置，验证机械能守恒定律是高中物理学习中重要的一个实验。物体在重力做功自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能，但是物体的总机械能保持不变。如果物体某一个瞬间速度是v，下落高度是h，那么物体的重力势能减少量为mgh，动力增加量为
mv2，那么检查两者之间实验误差允许范围是否相等，如果相等这证明机械能守恒定律。本文通过两种实验验证机械能守恒定律，并对比两种方法的优劣。
1 落体法
1.1 实验器材
铁架台、电源、复写纸、导线、毫米刻度尺、打点计时器、重物等等。
1.2 实验步骤
第一步安装器材，将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压电源连接。
第二部打纸带用手竖直提起纸袋，然后将重物停靠在打点计时器下方，接通电源以后才能松开纸带，让重物做自由落体运动，打点计时器在纸带上打出一系列的点，然后将纸带取出来，换上新的纸重打3-5条纸带。
第三步选纸带。如果选择第1点0下落到某一个点的过程，那么就用mgh=
mv2来验证，选择点迹清晰，两点间距小于或者接近2mm的纸带。如果用为
mvB2_mvA2=mg△h进行验证时，则要选择适当的点作为基准点，这样指纸带上两点之间的距离是否小于或者接近2mm都不重要了。
1.3 实验结果
如果验证动能的增加量和重力势能的减少量在允许误差范围之内，则证明了机械能守恒定律。
2 摆球法
2.1 实验器材
计算机、铁架台、DISLab数据采集器、DISLab机械能守恒实验器、光电门传感器等等
2.2 实验步骤
第一步：安装好DISLab机械能守恒实验器，将光电门传感器接入到数据采集器中，然后用磁铁吸住小摆球，固定在A点固定在上方的5-10cm处，移动光电门传感器的固定臂，使用测平器观察并调整光电门的透光孔，将其调节到A点。
第二步：测量DISLab机械能守恒实验器摆锤的直径和质量，并将采集的数据输入到软件下方的表格中。
第三步：将磁铁固定在DISLab机械能守恒实验器的A点，然后将光电门分别固定在B、C、D点。
第四步：打开计算机通用软件中的计算表格，打开菜单栏的自动记录那一栏，点击开始后释放摆球，摆球通过光电门感应器后会阻止摆球回摆，光电门自动记录摆球的速度。
第五步：移动光电门的位置，将光电门分别在B、C、D点进行实验，得到这三点的摆球速度。
第六步：点击计算机应用软件中的数据计算，分别得到摆球在B、C、D点三个点的动能、势能以及机械能。如表1所示。
2.3 实验结果
通过上述表格可以看出，摆球在A、B、C、D四个点的机械能变化很小，在允许的误差范围5%之内，所以得出以下结论，当物体在重力做功的情况下，机械能守恒，证明机械能守恒定律。
3 摆球法与落体法两种实验方法的优缺点
3.1 摆球法优劣势
3.1.1 摆球法的优势
摆球法的实验时间比较端，节省了实验时间。其次，摆球法通过计算机显示屏可以让大家直观看到摆锤的摆动的瞬时速度，电脑同时记录了摆球的速度以及相关信息，形成比较直观、深刻的实验效果。摆球法直观性和实时性比较强，能够让学生真正感受到科学实验的情景，从而提高大家实验的积极性。最后，摆球法使用了光门传感器、计算机应用软件、数据采集器等现代化信息技术，能够拓展大家的知识面。
3.1.2 摆球法的劣势
摆球法实验综合性比较强，涉及到信号采集、模拟信号、数字信号以及非电学来那个的转换等等，对学生实验综合素质要求比较高，所以在实验过程中，很多同学很容易感到手忙腳乱，顾此失彼，影响到整体实验效果。
3.2 落体法优劣势
3.2.1 落体法的优势
落体法相对来说比较简单，学生掌握起来也比较容易。落体法主要培养学生的观察能力、使用仪器设备的能力、计算能力、利用数学知识解决物理问题的能力。
3.2.2 落体法的劣势
落体法的电磁打点计时器在实验过程中与纸带有摩擦，很容易影响到打点质量，导致纸带上的点比较拖沓，影响到处理精度，导致实验误差大，无法验证机械能守恒定律。
4 总结
从上述实验可以看出，落体法和摆球法这两种验证方法都各有优势和劣势。摆球法充分利用了现代信息技术，提高了实验的便利性和准确性，但是实验方法比较复杂，增加了学生实验的难度。落体法这种比较传统的实验方法简单，但是花费时间长。所以在实验过程中，要根据实际情况，选择合适的实验方法。
参考文献
[1]段小庆.浅谈验证机械能守恒定律的两种方法[J].新课程·下旬，2014（08）：160-160.
[2]李佳佳，赵兵.“落体法”验证机械能守恒定律实验中计数点的选取[J].物理教学探讨，2017，35（04）：24-25.
[3]武兴峰.验证机械能守恒定律实验的精彩变式[J].中学课程辅导（教学研究），2016，10（27）：101-102.
作者单位
湖南广益实验中学 湖南省长沙市 410000