湖南省高中物理教学论文 验证机械能守恒定律、能量守恒定律与能源.doc

用dis验证机械能守恒定律的三种方法一、用斜轨法验证机械能守恒定律实验原理位于倾斜轨道上的小车，忽略轨道的摩擦力，因只有重力对其做功，所以机械能守恒。取低处光电门传感器(接数据采集器第二通道)为零势点，设两光电门之间的高差为h，则：在两光电门传感器处小车的机械能分别为：，实验器材朗威dislab、计算机、dislab力学轨道及附件、天平等。实验装置图 见图221。实验过程与数据分析l、将力学轨道调节水平，把一侧调高3.7cm，按0.5米间距安装两光电门；2、将两光电门接入数据采集器第一、二通道；3、让小车自由向下滑动56次，点击停止；4、进一步改进实验手法，精细调节力学轨道垫高的角度，平衡摩擦力，可大幅度提高实验精度. 5、由此可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。 二、用气垫导轨法验证机械能守恒定律实验器材朗威dislab、计算机、气垫导轨、天平等。实验装置图见图22-4。实验过程与数据分析1、将气垫导轨调节水平，把一个支脚调高2.4cm， 按0.5米间距安装两光电门：2、将两光电门接入数据采集器第一、二通道：3、启动气源，让滑块自由滑下45次，关闭气源；4、可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。三、用摆球法验证机械能守恒定律实验原理把一个摆球用细线悬挂起来并拉到一定的高度，然后放开，摆球在摆动过程中，动能和势能发生相互转化，忽略空气的阻力影响，因只有重力对其做功，所以机械能守恒。取摆球摆动时最低点为零势点，将光电门传感器固定在不同点，设此点的高度为h，则在两光电门传感器处摆球的机械能为：本实验中，摆球为直径为0008m小圆柱体，质量为00075kg，摆球通过光电门传感器时的挡光时间为tl，所以：摆球的速度为。实验器材朗威dislab、计算机、dislab机械能守恒实验器(图231)、天平等。实验装置图见图23-2。实验过程与数据分析1、将小摆球用磁铁夹吸住，固定在a点上方510厘米处； 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、释放摆球，当摆球通过光电门传感器后，阻止摆球回摆；5、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分别位于b、c、d点，重复步骤4，获得四次实验数据；6、分别定义“h”“m”表示光电门距零势点的高度和摆球的质量，并输入相应的数据；7、点击“公式”，输入计算摆球速度和摆球在各点的机械能公式，得到实验结果；能量守恒定律的建立过程长沙市名师工作室 刘 清 能量守恒定律是建立在自然科学发展的基础上的，从16世纪到18世纪,经过伽利略、牛顿、惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发.18世纪末和19世纪初，各种自然现象之间联系相继被发现.伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说.把物体内能的变化与机械运动联系起来.1800年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象.这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀.在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备. 能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和亥姆霍兹等人完成.德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的.1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发，表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人.英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里,研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础.在1847年，当焦耳宣布他的能量观点的时候，德国学者亥姆霍兹在柏林也宣读了同样课题的论文.在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起来，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量.亥姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受.在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒的研究.他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同样发现了这一伟大的定律.因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果.此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认.这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能,电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示.当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另