数字计时器由两个相距很近的光电门组成,摆球依次经过两个光电门时,两次对光线的遮挡时间被记录下来,已知的光电门间距与该时间之比即为平均速度;这可由与光电门相连的单片机瞬间计算并显示出来.因为两个光电门相距很近,所以可以认为该平均速度为摆球经过光电门时的瞬时速度.实验装置如图所示.因为摆线拉力始终与运动方向垂直,不做功,因此实验中只有重力对摆球做功.将光电门先后放在A、B、C、D各点,测出各点速度,再测出各点与D点的高度差,运用各点数据验证单摆的机械能是否守恒.
无论利用什么仪器,只要能够测量出一段过程中的初、末速度与高度差,即可根据动能的增量与势能的减少量是否相等验证机械能是否守恒.