傳感器在“驗證機械能守恒定律”實驗中的優(yōu)點

“驗證機械能守恒定律”實驗是人教版普通高中課程標準實驗教科書物理(必修2)中，第七章第9節(jié)內容。本實驗是安排在學習機械能守恒定律之后的重要學生實驗，目的是為了使學生在理論上對機械能守恒定律有所了解的基礎上，通過實驗測量及對實驗數據的分析處理，對機械能守恒定律及條件有深刻的認識。

傳統(tǒng)方法是選擇自由落體運動，利用打點計時器測量。在實驗改進中還有應用單擺做定量測量方法，應用氣墊導軌和光電門測量方法。而數字化實驗方法是用位移傳感器、數據采集器和計算機輔助實驗，其優(yōu)點是:實驗設計思路易懂、操作簡單、數據處理和作圖非常快捷。

數字信息化實驗系統(tǒng)的流程圖如下:

實驗裝置 → 傳感器 → 數據采集器→ 計算機

實驗設計思路是:將氣墊導軌調成水平，然后用墊塊把導軌的一端墊高。將位移傳感器固定在最高端，并與數據采集器、計算機連接，讓滑塊由軌道上端任一處滑下，則滑塊運動到斜面上任意位置的速度ν和發(fā)生的位移s，由傳感器進行數據采集，并通過模擬到數字(A/D)轉換輸入計算機，由計算機通過相應的軟件對探測到的信息轉化為相應的物理量的類型和數值。通過設置采集數據的時間，將需要的數據采集后，記錄在數據表格里。軟件中還有公式編輯功能，在數據表格中設置動能的增加量?E =mν 方程式，自動計算動能增量;再將斜面的長L、高H及發(fā)生位移s，與下降高度h的關系設置在表格中，程序自動生成ΔE =mgh，由比較結果得出?E ≈ΔE ，從而驗證斜面上物體下滑中機械能守恒。……