江苏省扬州市高邮市第二中学(225600) 傅宝川

1 教学困惑

笔者在教授验证机械能守恒定律时，请同学们设计一个验证机械能守恒定律的实验，其中有位同学提出用一个弹簧加一个小球，测出小球在下落时动能、重力势能和弹性势能三者的和是否是一个定值，他的这个想法很实际，遵循了课本内容。因为高中教材关于机械能守恒定律的内容是：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。理论上是对的，但在实际操作过程中存在困难，因为求弹性势能就必须测出弹簧振子振动过程中的形变量，而形变量是一个瞬时变化的值很难测量，所以教材中在验证机械能守恒定律的时候，往往避开弹性势能，只验证动能和重力势能间的相互转化，具体操作是用打点计时器测量自由落体运动的瞬时速度，然后用米尺量出纸带上两点的距离为下落的高度，计算减少的重力势能是否等于增加的动能，该过程中只有重力势能和动能相互转化，没有弹性势能参与，所以如果能设计出一个实验，有弹性势能参与，那么对机械能守恒定律的这一内容将是很好的补充和完善。

2 解决方法

弹性势能的测量难处就是如何测量弹簧的形变量。由于弹簧形变量的变化是瞬时的，笔者首先想到的是利用位移传感器，将位移传感器放在弹簧振子的下方实时监测小球的位移，但在操作过程中要求小球在位移传感器的正上方振动，若小球的横向偏移较大，则位移传感器可能检测不到数据，而且装置搭建比较复杂。……