1、 1 / 3 实验二十二 机械能守恒定理（斜轨法） 实验目的 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： E1 1/2mv12+mgh、 E2 1/2mv22； 若 L1为两光电门间的距离， L2为轨道两支脚之间的距离， S 为轨道一个支脚调高高度，S为本支脚平衡摩擦后高度，则公式中 h L1*(S-S) /L2。 本实验中，“ I”型挡 光片的宽度为 0.02m，小车的质量为 0.2345kg
2、， L1 0.50m， L21.00m， S 0.037m, S 0.013m， 所以 h 0.012m。 两光电门传感器处机械能损耗的计算公式为： n （ E1-E2） /（ E1+E2） /2） 。 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 22-1。 图 22-1 实验装置图 2 / 3 实验过程与数据分析 1 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 打开“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，让小车自由向下滑动 56 次，点击停止； 4
3、点击“公式”，输入变量和计算公式， 得到计算结果（ 图 22-2）； 5 由 结果可见：六次实验中机械能损失仅在 1.90%2.90%之间； 6 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， 得到 图 22-3 所示的 计算结果，机械能的损失 已控制在千分之一以内； 7 由此可得出结论：在只有重力做功的情况下，机械能守恒。 本实验亦可采用气垫导轨。 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。 图 22-3 改进实验手法可大幅度提高实验精度 图 22-2 数据计算结果 3 / 3 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，（也可先安装，测量出角度后修改公式），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 打开“计算表格”，点击“自动记录”中的“开始”，启动气源，让滑块自由滑下 45次，关闭气源； 4 点击“公式”，输入变 量和计算公式， 得到计算结果（ 图 22-5）； 5 由 结果可见，五次实验中机械能损失仅在 1.301.95%之间。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。 图 22-5 换用气垫导轨实验结果 图 22-4 实验装置图
