一、利用打点计时器进行验证
1.物体做自由落体运动
一般以重锤从自由落体运动开始时刻(纸带上的第一个点)到此后的某一适当时刻(纸带上最后一个点之前的某点)进行研究。实验时,先接通打点计时器电源再释放纸带,在打出的纸带中,选取第一、二点间距最接近2 mm的纸带进行测量。测出第0点到第n点的距离L,则可知重锤重力势能的减少量;打出这两点的时间间隔为t=n/f(f是交流电的频率),由匀变速直线运动平均速度的推论、平均速度的定义式及初速为0,可知打第n点时重锤的瞬时速度,重锤动能的增量。由于要比较是否相等的△Ep与△Ek都是m的倍数,所以本实验不需要测量重锤的质量。
2.两物体系统在竖直方向的匀加速运动
利用图2所示实验装置,可验证m1、m2(m1<m2)组成的系统机械能是否守恒。让m2从高处由静止开始下落,两物体均做匀加速直线运动,m1拖着的纸带将被打出一系列的点。若先接通打点计时器电源,然后释放m2,测出纸带上第0点到第n点的距离L,则可知系统重力势能的减少量;打出所研究的两点的时间间隔为t=n/f(f是交流电的频率),打第n点时的两物体的瞬时速度便可求得,则可知系统动能的增量。由于要比较是否相等的△Ep与△Ek的表达式是两物体质量的不同组合,所以本实验需要测量两物体各自的质量。
3.小车在滑板上的匀加速运动
如图3所示装置中,测出小车质量M和小桶与沙的总质量m,安装好仪器器材后,使滑板适当倾斜以平衡滑动摩擦力,平衡掉滑动摩擦力以后,就相当于不受摩擦力的作用。先接通电源,再释放小车,从打出的纸带上,选出两个适当点进行测量与计算。以小车、沙桶系统为研究对象,测出两点距离L,则可知系统减少的重力势能;利用匀变速直线运动“一段时间的中点时刻的速度等于这段时间里的平均速度”的推论及平均速度的定义,可算出打出所选的两点时小车及沙桶的速度v1、v2,即可知系统增加的动能。
二、利用光电门进行验证
三、利用平抛运动进行验证
四、利用DIS系统验证