動能和重力勢能、彈性勢能相互轉化 論文

1、<p>　　動能和重力勢能、彈性勢能相互轉化實驗的改進</p><p>　　萬源市河口中學 張長生</p><p>　　在初中物理（教科版）《機械能的轉化》一節(jié)的教學中，有關動能和重力勢能間相互轉化的知識，教材中運用了小孩蕩秋千(單擺)的例子。在蕩秋千過程中，上升過程，下降過程各階段小孩的運動快慢，所處的位置（高度）都能看出來或感知到。所以，動能和重力勢能間相互轉

2、化的知識教學難度不大。對于動能和彈性勢能間的相互轉化，教材中用了被壓縮的彈簧將小球彈起的演示實驗，這一演示實驗具有可見度大，演示材料容易找到，實驗的成功率高等優(yōu)點。但也有很多缺陷，如實驗時被壓縮的彈簧恢復形變的時間極短，學生不易觀察到；恢復過程中，彈簧的形變量的變化，小球的能量變化不易感知；教材中的演示實驗只能闡明彈性勢能向動能的轉化，無法演示動能向彈性勢能的轉化。所以，學生在學習動能和重力勢能、彈性勢能相互轉化的知識時理解的難度較大。

3、結合我多年的教學經驗，對教材實驗進行了改進，制作了動能和重力勢能、彈性勢能相互轉化的演示實驗。本裝置能解決教材演示實驗所不能解決的問題，大大降低了教學的難度，效果顯著。</p><p><b>　　制作材料：</b></p><p>　　長木塊四塊（A：40cm×10 cm×2 cm一塊，B：45cm×4 cm×1 cm兩塊，C

4、：38cm×4 cm×2 cm一塊， D：13cm×3 cm×1 cm一塊），滾擺，彈簧，細線，扳手，8號螺栓螺母，剪刀，鐵片兩塊（制成L型，在較短的一邊中間開一空槽，槽寬稍比8號螺栓的直徑大。較長的一邊上端開孔，孔徑稍比滾擺轉軸直徑大一些）。潤滑油（用機油或植物油）一瓶。</p><p><b>　　制作方法：</b></p><

5、p>　　把長木塊A、B、C制成一個框架，A做成底座，B做成高，C為橫梁，在橫梁下表面中央固定一小鐵環(huán)或小鐵鉤，底座的中線上開兩個孔，孔徑比8號螺栓的直徑稍大，根據(jù)滾擺轉軸的長度用8號螺釘把L型鐵片固定在底座的中線上，制成一個支架，并把滾擺放在支架上，調整支架至滾擺能夠自由轉動，并打上潤滑油，盡量減小摩擦，把彈簧掛在橫梁上的掛鉤上，彈簧下端掛上小木塊D，小木塊下表面在等距的兩端分別固定一個小鐵環(huán)或小鐵鉤。用細線分別把小木塊兩端的鐵環(huán)

6、（鐵鉤）與滾擺軸兩端的小孔連接起來，調節(jié)好細線的長度。在橫梁和小木塊上分別開兩小孔待用。</p><p><b>　　使用方法：</b></p><p>　　1、探究動能和彈性勢能的相互轉化</p><p>　　根據(jù)滾擺轉軸的長度用8號螺釘把L型鐵固定在底座的中線上，制成一個支架，并把滾擺放在支架上，調整支架至滾擺能自由轉動，并在轉軸上打上潤滑

7、油以減小摩擦，把彈簧掛在橫梁上的掛鉤上，彈簧下端掛上小木塊D，小木塊下表面的等距的兩端分別固定在一個小鐵環(huán)或小鐵鉤 ，用細線分別把小木塊兩端的鐵環(huán)與滾擺兩端的小孔連接起來，調節(jié)好細線的長度。實驗時先用手轉動滾擺，讓細線纏繞在轉軸上，此時，滾擺將通過細線把彈簧拉長，注意不要超過彈簧的彈性限度，松開手后滾擺就會轉動起來。學生很直觀地看到剛開始實驗時，彈簧被拉長了，發(fā)生了彈性形變，具有彈性勢能，滾擺處于靜止狀態(tài)，若以滾擺轉軸的軸心線為參照，此

8、時，滾擺的機械能為零，既而彈簧收縮拉動滾擺轉動，彈簧把彈性勢能轉化為滾擺的動能。彈簧恢復到原狀后，轉動的滾擺會拉動彈簧使之伸長同時滾擺的轉速減小漸至零（靜止）。這一過程中滾擺的動能轉化為彈簧的彈性勢能。就這樣重復上述兩個過程實現(xiàn)動能和彈性勢能的相互轉化。（如圖一）</p><p>　　（圖一 動能和彈性勢能相互轉化的演示實驗）</p><p>　　2、探究動能和重力勢能的相互轉化<

9、;/p><p>　　用扳手取下L型鐵片，取下彈簧，用長螺栓把小木塊D固定，并通過調整螺母的位置來調整小木塊的高度，從而控制滾擺的高度以及小木塊水平以便讓滾擺轉軸水平，實驗時，用手轉動滾擺，細線會隨著滾擺的轉動纏繞在轉軸上，同時滾擺也被舉高，在最高點靜止的滾擺具有重力勢能，既而滾擺下降、上升這樣往復運動，在下降過程中，滾擺運動的速度增大，動能增大，滾擺的高度逐漸減小，滾擺的重力勢能逐漸減小。滾擺的重力勢能轉化為滾擺的動

10、能，上升過程，滾擺的速度減小，動能減小，滾擺不斷被舉高，重力勢能增大，在這一過程中，動能轉化為重力勢能。在滾擺的往復運動中實現(xiàn)動能和重力勢能的相互轉化。（如圖二）</p><p>　?。▓D二 動能和重力勢能的相互轉化的演示實驗）</p><p><b>　　可行性分析：</b></p><p>　　1、本裝置在實驗時現(xiàn)象直觀、可見度高、適合班

11、級和小組教學。</p><p>　　2、本裝置能同一裝置演示說明多個現(xiàn)象，節(jié)省資源</p><p>　　3、教材中關于動能和重力勢能的相互轉化用了單擺、滾擺實驗，實驗現(xiàn)象直觀，效果好。而關于動能和彈性勢能的相互轉化，教材中只列舉了彈簧將小球彈起和跳蹦床兩張圖片。作為農村中學而言，蹦床絕大多數(shù)學生未見過或僅在電視中見過。因此，無法讓學生細致的了解其能量轉化的過程。</p>&l