DIS物理实验演示与操作

DIS 实验实验演示与操作演示与操作上海市中小学数字化实验系统研发中心上海市中小学数字化实验系统研发中心山东省远大网络多媒体股份有限公司山东省远大网络多媒体股份有限公司 宋庆一1、运动物体的位移、速度、加速度、运动物体的位移、速度、加速度2、牛顿第三定律；超重与失重、牛顿第三定律；超重与失重3、平抛运动、平抛运动4、小灯泡的伏安特性曲线小灯泡的伏安特性曲线5、通电螺线管的磁场分布、通电螺线管的磁场分布6、电容充放电、电容充放电7、利用微电流传感器探究电磁感应现象、利用微电流传感器探究电磁感应现象8、玻意尔定律、玻意尔定律9、摩擦生热；压缩气体做功使温度升高、摩擦生热；压缩气体做功使温度升高10、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律11、机械能守恒定律、机械能守恒定律12、向心力研究、向心力研究实实 验验 列列 表表2、数据采集器、数据采集器采采集集器器有有4个个通通道道，可可以以同同步步采采集集、处处理理和显示数据。和显示数据。多数据并行测量多数据并行测量 数据采集器可通过接插有线或无线模块改变与传感器的通讯方式，可实现四路无线采集 接入传感器接入传感器 使用无线连接时，无线发射模块蓝灯常亮表示电源接通，闪烁表示通讯正常。每只无线接收只能与其配对的四只无线发射模块通讯。数据采集器的连接数据采集器的连接软件的安装 将朗威DISLab软件光盘放入计算机光驱，计算机将自动运行光盘，首先弹出欢迎界面，选择完安装路径后，安装程序将启动。安装完毕后将在桌面自动生成快捷方式的图标。数据采集器驱动程序安装如果计算机的USB口首次接入数据采集器，会自动安装采集器的驱动程序 驱动程序安装完毕后，数据采集器红色的工作指示灯发亮，蓝色的指示灯出现闪烁，表示采集器已正常工作，可随时接入传感器接进行实验。1、测定位移、速度和加速度、测定位移、速度和加速度车轮置于导槽内铜螺母置于导向槽内力学轨道系统可应用于牛顿第二定律、运动物体的位移与速度、变力作用下的动量定理、阻尼振动、瞬时速度测定、受迫振动等研究变速直线运动的研究变速直线运动的 st 图图 位移传感器的发射器固定在小车上，位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨道一端。接收器固定在轨道一端。发射器发射器接收器连接接收器连接 采集器采集器导轨导轨小车小车位移传感器位移传感器采集器连接采集器连接计算机计算机位移传感器位移传感器发射器发射器接收器接收器传感器的作用：测量小车运动的距离。传感器的作用：测量小车运动的距离。实验完毕，注意关闭电源。实验完毕，注意关闭电源。连接采集器连接采集器电源开关电源开关注注 意：意：1、手不要进入发射器与接收器之间，、手不要进入发射器与接收器之间，以免影响信号传输。以免影响信号传输。2、各组实验可能会有干扰。、各组实验可能会有干扰。3、避免气流扰动（空调、电风扇、避免气流扰动（空调、电风扇、气垫导轨等）。气垫导轨等）。接入传感器后，自动弹出该传感器对应的窗口。传接入传感器后，自动弹出该传感器对应的窗口。传感器窗口标题栏显示出了该传感器所属的数据通道感器窗口标题栏显示出了该传感器所属的数据通道序号、类别、物理量量程及单位序号、类别、物理量量程及单位 点击进入组合点击进入组合图线窗口图线窗口点击选择区域按键，选择有效区域点击选择区域按键，选择有效区域点击拟合按键，选择拟合方程点击拟合按键，选择拟合方程点击选择图线2点击其他处理，选择求导点击其他处理，选择求导点击拟合，选择点击拟合，选择线性拟合线性拟合通过拟合图线方程读出斜率，即加速度a2 2、牛顿第三定律、牛顿第三定律 两手各握一只两手各握一只力传感器，保持两力传感器，保持两传感器处于同一平传感器处于同一平面，以不同的力轻面，以不同的力轻拉传感器。拉传感器。注意：注意：不要超出不要超出20N！拉力拉力 压力压力 图线向上延伸表示拉力增大，图线向上延伸表示拉力增大，向下回落表示拉力减少，而越过向下回落表示拉力减少，而越过横坐标向下延伸表示压力增大。横坐标向下延伸表示压力增大。单只传感器单只传感器的受力图线的受力图线 比较实验过程中，同一时刻两个力传感器的比较实验过程中，同一时刻两个力传感器的读数，可见两个力传感器读数基本相同。读数，可见两个力传感器读数基本相同。力的相互作用力的相互作用 点击实验图线，点击实验图线，调出垂直于时间轴调出垂直于时间轴的选取线，水平拖的选取线，水平拖动该线，可在窗口动该线，可在窗口中观察到该时刻对中观察到该时刻对应的两应的两个力个力传感器传感器的读数。的读数。拉力拉力 、压力、压力 和撞击和撞击 拉拉 力力 推推 力力 撞撞 击击 超重和失重超重和失重手持挂有重物的力手持挂有重物的力传感器，沿垂直方向传感器，沿垂直方向快速运动。快速运动。选用质量较大的物选用质量较大的物体（如体（如8N），可以充），可以充分展示图线的特征，分展示图线的特征，但不要超过但不要超过10N。实验界面实验界面下降阶段的超重下降阶段的超重下降阶段的失重下降阶段的失重上升阶段的超重上升阶段的超重上升阶段的失重上升阶段的失重3 3、平抛运动、平抛运动 平抛运动实验器二维平抛运动实验器压电陶瓷片压电陶瓷片 d实验特色：实验特色：通过测量小球的初速度、飞行时间、落地距通过测量小球的初速度、飞行时间、落地距离等数据研究平抛运动离等数据研究平抛运动平平 抛抛 运运 动动 光电门光电门二维运动实验系统特色：二维运动实验系统特色：能够实时描绘运动物体的轨迹能够实时描绘运动物体的轨迹能够实时记录下运动物体在平面能够实时记录下运动物体在平面坐标系内的坐标坐标系内的坐标能够对坐标值进行数据处理，数能够对坐标值进行数据处理，数学分析，完成实验教学学分析，完成实验教学发射器发射器 接收器接收器 二维运动传感器二维运动传感器按固定间隔，发射按固定间隔，发射超声波信号。超声波信号。接收头接收头R1接收头接收头R2同时接收超声波信号同时接收超声波信号 分别测量发射器到分别测量发射器到两个接收头两个接收头R1、R2的的距离距离L1、L2。R2（x2，y2）R1（x1，y1）L2L1发射器发射器 T（x，y）接收器接收器 YX0L12=(XX1)2+(YY1)2L22=(XX2)2+(YY2)2 三角定位算法三角定位算法二维运动维运动传感器传感器发射器发射器 接收器接收器 实测图像实测图像对应的实验数据对应的实验数据改变采集频率改变采集频率点击点击Y，显示，显示竖直方向的分竖直方向的分运动运动点击点击X，显示，显示水平方向的分水平方向的分运动运动二次函数拟合二次函数拟合求加速度求加速度4 4、小灯泡、小灯泡U-I曲线描绘曲线描绘使用电流、电压传感器使用电流、电压传感器小灯泡小灯泡U-I曲线描绘曲线描绘电电 路路 连连 接接滑动电阻器滑动电阻器电流传感器电流传感器电压传感器电压传感器灯灯实实 验验 步步 骤骤点击点击“开始记录开始记录”和和“传感器调零传感器调零”。接通电源，点击接通电源，点击“记录数据记录数据”，将一组电压、电，将一组电压、电流值记录在软件的表格中。流值记录在软件的表格中。以适当的电流间隔，改变小灯泡的电流，同时点以适当的电流间隔，改变小灯泡的电流，同时点击击“记录数据记录数据”，记录不同电流以及对应的电压，记录不同电流以及对应的电压值值 。额定电流较大的小灯泡，间隔可相应增大。额定电流较大的小灯泡，间隔可相应增大。间隔间隔0.02A 点击点击“绘图绘图”，显示电，显示电压与电流的关系图线压与电流的关系图线 。对应的小灯泡依次为：对应的小灯泡依次为：6.3V0.15A6.3V0.42A6V5W 点击点击“数据计算数据计算”，计，计算出小灯泡电阻的大小。算出小灯泡电阻的大小。通用软件测通用软件测 U I 曲线曲线UIR0.400.182.221.200.343.531.600.384.212.400.445.453.200.506.404.000.557.274.800.608.00电阻值随电压升高而增大电阻值随电压升高而增大 UI实验中的怪现象实验中的怪现象电压电压 电流电流？快速拨动滑动变阻器，快速拨动滑动变阻器，瞬间改变电路电流。瞬间改变电路电流。分别显示电压、电流分别显示电压、电流电压电压 电流电流 浪涌电流浪涌电流 如何形成的？如何形成的？产生浪涌电流的原因：产生浪涌电流的原因：灯丝的冷电阻很小，当灯丝的冷电阻很小，当电压瞬间升高时，灯丝的电压瞬间升高时，灯丝的升温需要有一个过程，在升温需要有一个过程，在这一瞬间通过灯丝的电流这一瞬间通过灯丝的电流很大，这就是浪涌电流；很大，这就是浪涌电流；随即灯丝温度急剧上升，随即灯丝温度急剧上升，电阻增大，电流也相应回电阻增大，电流也相应回落。落。浪涌电流对电灯有害。浪涌电流对电灯有害。寻寻找找形形成成的的原原因因 灯丝电压（电阻增大，电压上灯丝电压（电阻增大，电压上升）升）灯丝电流（电阻增大，电流灯丝电流（电阻增大，电流下降）下降）电压电压 电流电流 ABCABC（若电阻不变）（若电阻不变）（若电阻不变）（若电阻不变）小灯瞬间点亮，对灯丝的冲击小灯瞬间点亮，对灯丝的冲击 利用三个界面，同时观察利用三个界面，同时观察物理量的变化过程。物理量的变化过程。5 5、观察电容充放电现象、观察电容充放电现象学学生生电电源源电电压压传传感感器器off多量程电流传感器多量程电流传感器20mA点击下拉菜单，点击下拉菜单，选择选择200拨动开关拨动开关6 6、研究通电螺线管的磁感应强度、研究通电螺线管的磁感应强度 10U6V实实 验验 装装 置置磁传感器磁传感器传感器的作用：传感器的作用：测量磁场的强度测量磁场的强度螺线管串接螺线管串接10电阻器接入稳定电阻器接入稳定的直流电源（电的直流电源（电压小于压小于6V）。）。传感器使用前需传感器使用前需预热预热3分钟。分钟。调节电源的正负极，调节电源的正负极，使磁传感器的读数为使磁传感器的读数为正值。正值。磁感强度测量值磁感强度测量值人工输入：测量距离人工输入：测量距离螺线管不通电的情螺线管不通电的情况下，传感器调零。况下，传感器调零。传感器的传感器的“0”刻度线与螺线管对齐。刻度线与螺线管对齐。以每次以每次0.5厘米的间隔推入螺线管内部，厘米的间隔推入螺线管内部，并点击并点击“记录数据记录数据”。实验步骤实验步骤螺线管螺线管磁传感器磁传感器 点击点击“绘图绘图”，显示螺线管，显示螺线管内部磁场强度分布图线内部磁场强度分布图线 。均匀的磁场均匀的磁场不要点击不要点击“清屏清屏”。清除表格中的全部数据，重新实验，清除表格中的全部数据，重新实验，可得到另一条图线。可得到另一条图线。6V电压电压 3V电压电压 线圈匝数不变，不同线圈匝数不变，不同电压所对应的磁感强度。电压所对应的磁感强度。间隔为间隔为1厘米，厘米，图线不圆滑。图线不圆滑。使用螺线管的中心抽头，研究电流不变使用螺线管的中心抽头，研究电流不变(0.5A)时，不同匝数所对应的磁感强度。时，不同匝数所对应的磁感强度。螺线管的外侧螺线管的外侧 中心抽头中心抽头200匝匝 100匝匝 实验中的注意事项实验中的注意事项1、串联、串联10保护电阻。保护电阻。2、传感器不要长时间滞留在通电的螺线管内，、传感器不要长时间滞留在通电的螺线管内，以免损坏器件。以免损坏器件。霍尔元件通电霍尔元件通电后会发热后会发热7 7、磁通量变化时的感生电流、磁通量变化时的感生电流 利用微电流传感器观察地球磁场。转动环形线利用微电流传感器观察地球磁场。转动环形线圈，随着磁通量的变化，指针会大幅偏转。圈，随着磁通量的变化，指针会大幅偏转。测量地球磁场测量地球磁场 环形线圈平面与地磁线环形线圈平面与地磁线平行平行时转动线圈，产生的感生电流时转动线圈，产生的感生电流强度较大。强度较大。电视机工作时的电磁波电视机工作时的电磁波电视节目信号电视节目信号 调整频道的过程调整频道的过程 视频无信号视频无信号 电视机的电磁波电视机的电磁波21英寸电视机英寸电视机背面隔墙信号背面隔墙信号 计算机工作时不断将各计算机工作时不断将各种信息（键盘操作、文字、种信息（键盘操作、文字、图像、声音等），通过电图像、声音等），通过电磁波向空间散布。磁波向空间散布。从安全的角度，这就是从安全的角度，这就是信息的泄漏。信息的泄漏。只要使用特只要使用特殊的接收手段，就可以全殊的接收手段，就可以全盘接收这些信息。盘接收这些信息。计算机泄漏的电磁波计算机泄漏的电磁波关闭软件关闭软件 打开软件打开软件 登陆网页登陆网页 敲击键盘敲击键盘 手机发射与接收手机发射与接收CDMA手机手机GSM手机手机静音接收静音接收 0.62A 将扬声器当传感器使用将扬声器当传感器使用吹吹 气气声声 响响手机发射手机发射手机接收手机接收连接微电流传感器连接微电流传感器 用小线圈测电磁波用小线圈测电磁波手机的电磁波手机的电磁波（静音、无振动）（静音、无振动）微电流传感器微电流传感器 微电流传感器的用途微电流传感器的用途非常广。非常广。可以通过适当方式，可以通过适当方式，将需要测量的微弱信号将需要测量的微弱信号转变为电学量，从而间转变为电学量，从而间接地检测各种非电信号。接地检测各种非电信号。8、法拉第电磁感应、法拉第电磁感应智能电源+法拉第电磁感应定律实验器感生感应电动势法拉第电磁感应定律实验器 动生感应电动势研制的装置研制的装置由不同高度下落，利由不同高度下落，利用光电门测得速度用光电门测得速度v电压传感器测得对应电压传感器测得对应的电动势的电动势 E图线显示图线显示 E和和 v 的正的正比关系。比关系。磁铁磁铁线圈线圈挡光片挡光片光电门：光电门：测量线圈下落测量线圈下落的速度的速度电压传感器：电压传感器：测量电动势测量电动势S实验过程：实验过程：电动势电动势E速度速度v测量速度的同时，测量速度的同时，导体切割磁场，导体切割磁场，产生感应电动势产生感应电动势E200匝匝挡光片挡光片光电门光电门电压传感器电压传感器测量感应电动势测量感应电动势磁铁磁铁测量下落速度测量下落速度v磁力线磁力线1、研究：研究：E=B l v改变线圈的下落高度改变线圈的下落高度匝数一定时，多匝数一定时，多次改变线圈的下落次改变线圈的下落速度，研究电动势速度，研究电动势与速度的关系；与速度的关系；S实验过程：实验过程：电动势电动势E速度速度v磁铁磁铁实验显示：实验显示：感应电动势与速度成正比感应电动势与速度成正比200匝匝2、研究：、研究：E=B l v改变匝数改变匝数改变线圈匝数，重复实验，改变线圈匝数，重复实验，完成另两组测量。完成另两组测量。比较三组数据，研究电动比较三组数据，研究电动势与线圈匝数的关系。势与线圈匝数的关系。改变线圈的匝数改变线圈的匝数改变线圈的匝数改变线圈的匝数重复实验重复实验实验100匝匝300匝匝200匝匝感应电动势与导体长度的关系感应电动势与导体长度的关系实验显示：实验显示：感应电动势与匝数成正比感应电动势与匝数成正比电动势之比电动势之比1：2：3100匝匝200匝匝300匝匝取同一速度取同一速度E=B l v另一种实验方法：另一种实验方法：改变磁感应强度，产生感应电动势。改变磁感应强度，产生感应电动势。B t E由于磁通量由于磁通量的大小无法直接测量，但的大小无法直接测量，但可以利用磁传感器测量磁感应强度可以利用磁传感器测量磁感应强度B。将测量将测量的变化快慢，转变为测量的变化快慢，转变为测量B的的变化快慢。这样既不影响对物理本质的变化快慢。这样既不影响对物理本质的理解，同时又具有可操作性。理解，同时又具有可操作性。t E=研究：研究：研究：研究：磁感应强度磁感应强度感应电动势感应电动势磁感强度不变磁感强度不变电动势恒定电动势恒定磁感强度均匀增加磁感强度均匀增加磁感强度均匀减小磁感强度均匀减小电动势恒定电动势恒定电动势为电动势为0磁感不变磁感不变为为0磁感应强度变化与感应电动势磁感应强度变化与感应电动势教学：教学：感应电动势的大小与磁感强度的变感应电动势的大小与磁感强度的变化快慢直接相关。化快慢直接相关。当磁感强度均匀变化时，感应电动当磁感强度均匀变化时，感应电动势恒定势恒定。改变螺线管中的电流改变螺线管中的电流螺线管螺线管测量磁感应强度测量磁感应强度实时实验实时实验 1：观察磁场的变化观察磁场的变化 螺线管的电流变化时，螺线管的电流变化时，螺线管内部的磁感强度也螺线管内部的磁感强度也发生变化。发生变化。Bt 图图实时实验实时实验 2：磁感强度均匀变化时，感应电动势恒定。磁感强度均匀变化时，感应电动势恒定。测量磁感应强度测量磁感应强度测量副线圈的测量副线圈的感应电动势感应电动势副线圈副线圈原线圈原线圈调节电源，改变原调节电源，改变原线圈的磁感应强度。线圈的磁感应强度。可调电源可调电源改变原线圈的磁改变原线圈的磁感应强度。感应强度。智能电源智能电源法拉第电磁感应定法拉第电磁感应定律实验器律实验器电源开关交直流转换档电压输出接口直流电压调节旋钮交流电压调节旋钮点击“模式”按键，可选择输出梯形波、三角波、斜率连续变化的锯齿波及手动改变电压等模式。可调节输出电压信号的上升斜率可调节输出电压信号的下降斜率点击“运行”输出之前选择的波形正向感应电动势正向感应电动势大小恒定大小恒定t1 t3 t4 t2 实时测量感应电动势实时测量感应电动势反向感应电动势反向感应电动势大小恒定大小恒定电动势为电动势为 0磁感不变磁感不变磁感强度均匀增加磁感强度均匀增加磁感强度均匀减小磁感强度均匀减小Bt 图图Et 图图改变磁感强度的变化率改变磁感强度的变化率 K，感应电动势感应电动势 E 将会如何？将会如何？前后两段时间的前后两段时间的 B 变化大小相同，变化大小相同，t 越小，产生的越小，产生的 E 越大。越大。图线充分说明：感应电动势的大小图线充分说明：感应电动势的大小与磁感应强度的变化快慢有关。与磁感应强度的变化快慢有关。磁感强度变化率磁感强度变化率 K 感应电动势感应电动势EK1 K2 K3 E3 E2 E1 K4 E5 E4 K5 磁感强度变化率磁感强度变化率 K 越大；越大；感应电动势感应电动势 E 也越大；也越大；K1K2K3 K4 K5E1E2E3 E4 E5实验实验 3：研究研究 E 和和 的关系的关系Bt 存在什么关系存在什么关系？E 和和B t K=电动势电动势E实验显示：实验显示：感应电动势感应电动势与磁感应强度的变化率成正比与磁感应强度的变化率成正比Bt 斜率斜率K=研究研究 E 和和 的关系的关系Bt B t E9 9、一定质量气体的压强与体积的关系、一定质量气体的压强与体积的关系 实验步骤实验步骤:置于置于15毫升处毫升处15毫升毫升 传感器的作用：传感器的作用：测量压强的变化测量压强的变化1、手不要接触，以、手不要接触，以免温度影响。免温度影响。2、缓慢压缩，以免、缓慢压缩，以免引起温度上升。引起温度上升。软管的容积，加上传感器内部空腔的容积约为软管的容积，加上传感器内部空腔的容积约为1毫升毫升 1毫升毫升 点击数据表格图标点击数据表格图标点击此按键点击此按键点击，输入点击，输入“v”点击确定点击确定将注射器拉至将注射器拉至20ml位置位置点击点击“点击记录点击记录”注射器读数为注射器读数为20ml但由于软管体积为但由于软管体积为1ml所以在此输入所以在此输入21推动注射器推动注射器读出气体体积读出气体体积并记录并记录点击绘图，x轴选择v，y轴选在p1点击拟合选择“反比拟合”通过反比拟合验证p和v成反比通过表格数据同样可以完成验证点击此按键此处输入K此处输入p1*v1010、摩擦做功使温度升高、摩擦做功使温度升高摩擦做功摩擦做功使温度升高使温度升高靠近管壁靠近管壁压缩气体做功压缩气体做功温度传感器温度传感器压缩空气，使温度升高压缩空气，使温度升高气体压缩，温度升高，引燃乙醚。气体压缩，温度升高，引燃乙醚。温度传感器温度传感器 压强传感器压强传感器 注射器注射器试管试管 压强压强温度温度1、将温度传感器探头拔下，换成专为、将温度传感器探头拔下，换成专为“气体做功内能减气体做功内能减少少”实验配备的快速温度探头。将注射器活塞拉到实验配备的快速温度探头。将注射器活塞拉到30ml刻刻度左右，把探头另一端接入注射器。度左右，把探头另一端接入注射器。2、将温度传感器接入数据采集器。、将温度传感器接入数据采集器。3、点击实验条目、点击实验条目“气体做功内能减少气体做功内能减少”，打开该软件。，打开该软件。4、点击、点击“开始记录开始记录”，界面上显示当前的温度。，界面上显示当前的温度。5、压缩注射器活塞，注射器内气体被压缩，内能增大温、压缩注射器活塞，注射器内气体被压缩，内能增大温度升高。度升高。6、保持气体体积不变，因气体与外界存在热交换，温度、保持气体体积不变，因气体与外界存在热交换，温度缓慢下降。缓慢下降。7、快速释放注射器活塞。因气体对活塞做功，活塞被弹、快速释放注射器活塞。因气体对活塞做功，活塞被弹出，气体内能减少，温度快速下降。出，气体内能减少，温度快速下降。实实 验验 说说 明明11、向心力的研究、向心力的研究力传感器测量向心力力传感器测量向心力光电门测量光电门测量旋转速度旋转速度砝码砝码重视实验前仪器的调整重视实验前仪器的调整 摇臂摇臂砝码砝码旋转螺栓旋转螺栓原理示意图原理示意图砝砝码码向心力向心力自重引起误差自重引起误差摇臂摇臂支撑点支撑点连接杆连接杆受力时，摇臂处于受力时，摇臂处于横平竖直状态横平竖直状态可调可调旋转螺栓旋转螺栓连接杆连接杆砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码示示 意意 图图砝砝码码砝砝码码砝砝码码每挡光一次，记录一个数据点。每挡光一次，记录一个数据点。课桌课桌界面界面力传感器观察窗口力传感器观察窗口 手工输入半径和质量手工输入半径和质量开始记录开始记录输入旋转半径和砝码的质量，转动实验器输入旋转半径和砝码的质量，转动实验器的旋臂，随着旋臂转速逐渐减慢，坐标系中的旋臂，随着旋臂转速逐渐减慢，坐标系中将显示砝码的角速度与向心力的数据点。将显示砝码的角速度与向心力的数据点。三种拟合三种拟合 分别点击分别点击“一次拟合一次拟合”、“二次拟合二次拟合”和和“三次拟合三次拟合”，得出三条拟合图线。，得出三条拟合图线。观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非常接近，可推断常接近，可推断F-之间是二次方的函数关系。之间是二次方的函数关系。点击数据点点击数据点点击某个数据点，可显示该点点击某个数据点，可显示该点的坐标值，以便精确分析。的坐标值，以便精确分析。研究研究m不变时，不变时，F与与的关系的关系 保持砝码的质量保持砝码的质量m不变，分别改变不变，分别改变旋转半径旋转半径r，重复，重复实验，得到三条图实验，得到三条图线。线。研究研究不变时，不变时，F与与m的关系的关系 保持砝码的旋保持砝码的旋转半径不变，改转半径不变，改变砝码的质量，变砝码的质量，重复实验，得到重复实验，得到三条图线三条图线 。旋转面竖直时测量向心力旋转面竖直时测量向心力两种情况下，向心力是否相同？两种情况下，向心力是否相同？光电门的位置光电门的位置砝砝码码砝砝码码砝砝码码砝砝码码实验器测量的是光电门所在位置的向心力。实验器测量的是光电门所在位置的向心力。光电门的位置不同，测得的向心力也不同。光电门的位置不同，测得的向心力也不同。旋转面竖直时测量向心力旋转面竖直时测量向心力两种情况下，向心力是否相同？两种情况下，向心力是否相同？连接杆等附件的连接杆等附件的自重会带来误差。自重会带来误差。无线向心力实验器力传感器光电门传感器无线传输改变倾角12、用、用DIS研究机械能守恒定律研究机械能守恒定律 用用DIS研究机械能守恒定律研究机械能守恒定律 小标尺盘小标尺盘定位挡杆定位挡杆摆锤释放器摆锤释放器光电门光电门使用光电门传感器使用光电门传感器实验实验1 1：同一位置释放的摆锤，当摆线长度：同一位置释放的摆锤，当摆线长度不同时，摆锤上升的最大高度不同时，摆锤上升的最大高度 实验方法实验方法:将摆锤置于将摆锤置于A点并点并释放，观察它摆到释放，观察它摆到左边最高点时的位左边最高点时的位置，与置，与A点位置是点位置是否相同？否相同？摆锤摆锤实验实验1 1：同一位置释放的摆锤，当摆线长度：同一位置释放的摆锤，当摆线长度不同时，摆锤上升的最大高度不同时，摆锤上升的最大高度定位挡杆置于定位挡杆置于P点，点，再次释放摆锤，观再次释放摆锤，观察摆锤向左摆起的察摆锤向左摆起的最大高度。最大高度。依次将定位挡片下依次将定位挡片下移至移至Q、R等位置，等位置，重复上述实验。重复上述实验。定位挡杆定位挡杆摆锤摆锤实验实验2：动能与势能转化的规律动能与势能转化的规律 将光电门先后置将光电门先后置于于D、C、B点，分点，分别测量各点的势能别测量各点的势能和动能。和动能。各点的势能和动各点的势能和动能可以转化，但总能可以转化，但总的机械能不变。的机械能不变。实验前的准备实验前的准备旋紧前后两只螺母，旋紧前后两只螺母，在实验过程中不要让摆锤在实验过程中不要让摆锤释放器和光电门发生移动。释放器和光电门发生移动。拧紧螺母拧紧螺母让摆锤自然下垂，以摆线为基准，调整实验器让摆锤自然下垂，以摆线为基准，调整实验器的放置位置，使标尺盘上的垂直线与摆线平行。的放置位置，使标尺盘上的垂直线与摆线平行。摆线摆线垂直线垂直线摆锤摆锤调整铁架台调整铁架台将光电门置于标尺盘的将光电门置于标尺盘的D点，此时光电门的接收点，此时光电门的接收孔应当与标尺盘的圆弧边孔应当与标尺盘的圆弧边缘处于同一水平线。缘处于同一水平线。调整光电门位置调整光电门位置接收孔接收孔D点点让摆锤自然下垂，观察摆锤的质心是让摆锤自然下垂，观察摆锤的质心是否与标尺盘的圆弧边缘处于同一水平线，否与标尺盘的圆弧边缘处于同一水平线，否则需要对摆锤的系线进行伸缩调整。否则需要对摆锤的系线进行伸缩调整。摆锤调整摆锤的系线调整摆锤的系线摆锤的质心摆锤的质心摆锤释放器置于摆锤释放器置于A点点，将摆锤置于释放器，将摆锤置于释放器内，此时摆锤的系线应处于自然张紧状态，内，此时摆锤的系线应处于自然张紧状态，否则需要对释放杆进行伸缩调整。否则需要对释放杆进行伸缩调整。调整摆锤的系线调整摆锤的系线系线自然张紧系线自然张紧松弛松弛摆锤释放器摆锤释放器将摆锤置于释放器内，调整摆锤释放器，将摆锤置于释放器内，调整摆锤释放器，使摆锤的质心位于使摆锤的质心位于A点的延长线上。点的延长线上。摆锤释放器摆锤释放器调整释放器调整释放器摆锤质心摆锤质心动能与势能转化的规律动能与势能转化的规律 摆锤从摆锤从A点释放。点释放。光电门先后置于光电门先后置于D、C、B各点。各点。D点位于标尺盘点位于标尺盘的边缘处的边缘处 D点点B点点C点点A点点传感器的作用：传感器的作用：测量摆锤的速度测量摆锤的速度输入摆锤的直径输入摆锤的直径黄色区域黄色区域可修改数据可修改数据 从从A点释放点释放速度为零速度为零测量测量D点的速度点的速度 光电门置于光电门置于D点。点。摆锤从摆锤从A点释放，通过点释放，通过D点的点的速度记录在表格中。速度记录在表格中。释放时注意手法要轻，不要释放时注意手法要轻，不要让摆锤释放器发生移动。让摆锤释放器发生移动。D点点光电门置于光电门置于C点点利用辅助尺，利用辅助尺，使光电门的接使光电门的接收孔位于收孔位于C点点的延长线上。的延长线上。C点点测量测量C点的速度点的速度C点点测量测量B点的速度点的速度光电门置于光电门置于B点，其接收孔位于点，其接收孔位于B点的延长线上。点的延长线上。测量测量B点的速度。点的速度。点击点击“数据计算数据计算”，得到各点的，得到各点的数据。数据。B点点计算各点的势能、动能和机械能计算各点的势能、动能和机械能点击点击“数据计算数据计算”，得到各点的数据。，得到各点的数据。势能减小势能减小动能增大动能增大测量值测量值计算值计算值理想的实验结果：机械能基本一致。理想的实验结果：机械能基本一致。改变摆锤释放器的位置改变摆锤释放器的位置 提高摆锤的释放高度，提高摆锤的释放高度，进一步验证动能、势能进一步验证动能、势能的关系。的关系。摆锤释放器摆锤释放器B点点D点点C点点A A点点测测 量量 数数 据据 A点的速度需要测量点的速度需要测量实验中的误差实验中的误差 1、实验装置、实验装置2、操作手法、操作手法3、光电门、光电门误差较大误差较大 谢谢各位老师！谢谢各位老师！