擅闯Phyphox后花园学写验证机械能守恒定律源代码

1 引言

近日开始了对“机械能守恒定律”部分的教学工作，需要为本章的实验教学做些准备工作。借助疫情防控期间研究的Phyphox，微主设计了一个“验证机械能守恒”的创新实验。

2 实验设计

用细绳将智能手机以双线摆的方式吊起，利用重力加速度计输出的x轴分量与重力加速度的比值计算出初始角度θ0，再利用加速度计输出的合加速度测量出手机摆到最低点时的最大加速度amax，然后，用表示θ0出重力势能的减少量，用amax出表示动能的增加量，比较两个数值的大小，就可以验证手机摆动过程中的机械能是否守恒。

图1 程序编写

3 实验测量

实验进行时，需要用细绳将智能手机构成双线摆，并确保手机在最低点时保持水平，手机是否水平可以用Phyphox实验中内置的角度计来检测。

图2 手机页面数据

将手机拉起，使摆线偏至某一角度，该角度θ0可以用Phyphox实验中内置的角度计来测定。

释放手机，用加速度计测量手机在最低点时的最大加速度值amax。

4 实验验证

根据机械能守恒定律可知，在下摆过程中，重力势能的减少量等于动能的增加量，通过测量初始摆角可以计算初始重力势能，通过测量最低点最大加速度可以测量最低点最大动能。

1、2式

由1、2式可得

3式

由3式可知，只要验证了3式，就验证了手机在下摆过程中是遵守机械能守恒定律的。

| 创客焦作 | 

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