動(dòng)能和重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化 論文

1、<p>　　動(dòng)能和重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)</p><p>　　萬源市河口中學(xué) 張長生</p><p>　　在初中物理（教科版）《機(jī)械能的轉(zhuǎn)化》一節(jié)的教學(xué)中，有關(guān)動(dòng)能和重力勢能間相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)，教材中運(yùn)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(yùn)動(dòng)快慢，所處的位置（高度）都能看出來或感知到。所以，動(dòng)能和重力勢能間相互轉(zhuǎn)

2、化的知識(shí)教學(xué)難度不大。對(duì)于動(dòng)能和彈性勢能間的相互轉(zhuǎn)化，教材中用了被壓縮的彈簧將小球彈起的演示實(shí)驗(yàn)，這一演示實(shí)驗(yàn)具有可見度大，演示材料容易找到，實(shí)驗(yàn)的成功率高等優(yōu)點(diǎn)。但也有很多缺陷，如實(shí)驗(yàn)時(shí)被壓縮的彈簧恢復(fù)形變的時(shí)間極短，學(xué)生不易觀察到；恢復(fù)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(shí)驗(yàn)只能闡明彈性勢能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，無法演示動(dòng)能向彈性勢能的轉(zhuǎn)化。所以，學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)能和重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)時(shí)理解的難度較大。

3、結(jié)合我多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，制作了動(dòng)能和重力勢能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化的演示實(shí)驗(yàn)。本裝置能解決教材演示實(shí)驗(yàn)所不能解決的問題，大大降低了教學(xué)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(xì)線，扳手，8號(hào)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(hào)螺栓的直徑大。較長的一邊上端開孔，孔徑稍比滾擺轉(zhuǎn)軸直徑大一些）。潤滑油（用機(jī)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(gè)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(gè)孔，孔徑比8號(hào)螺栓的直徑稍大，根據(jù)滾擺轉(zhuǎn)軸的長度用8號(hào)螺釘把L型鐵片固定在底座的中線上，制成一個(gè)支架，并把滾擺放在支架上，調(diào)整支架至滾擺能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)小鐵環(huán)或小鐵鉤。用細(xì)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(diào)節(jié)好細(xì)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(dòng)能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化</p><p>　　根據(jù)滾擺轉(zhuǎn)軸的長度用8號(hào)螺釘把L型鐵固定在底座的中線上，制成一個(gè)支架，并把滾擺放在支架上，調(diào)整支架至滾擺能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并在轉(zhuǎn)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(gè)小鐵環(huán)或小鐵鉤 ，用細(xì)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(diào)節(jié)好細(xì)線的長度。實(shí)驗(yàn)時(shí)先用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾擺，讓細(xì)線纏繞在轉(zhuǎn)軸上，此時(shí)，滾擺將通過細(xì)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(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。學(xué)生很直觀地看到剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，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?fàn)顟B(tài)，若以滾擺轉(zhuǎn)軸的軸心線為參照，此

8、時(shí)，滾擺的機(jī)械能為零，既而彈簧收縮拉動(dòng)滾擺轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧把彈性勢能轉(zhuǎn)化為滾擺的動(dòng)能。彈簧恢復(fù)到原狀后，轉(zhuǎn)動(dòng)的滾擺會(huì)拉動(dòng)彈簧使之伸長同時(shí)滾擺的轉(zhuǎn)速減小漸至零（靜止）。這一過程中滾擺的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能。就這樣重復(fù)上述兩個(gè)過程實(shí)現(xiàn)動(dòng)能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化。（如圖一）</p><p>　?。▓D一 動(dòng)能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化的演示實(shí)驗(yàn)）</p><p>　　2、探究動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)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(diào)整螺母的位置來調(diào)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(zhuǎn)軸水平，實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾擺，細(xì)線會(huì)隨著滾擺的轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞在轉(zhuǎn)軸上，同時(shí)滾擺也被舉高，在最高點(diǎn)靜止的滾擺具有重力勢能，既而滾擺下降、上升這樣往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在下降過程中，滾擺運(yùn)動(dòng)的速度增大，動(dòng)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(zhuǎn)化為滾擺的動(dòng)

10、能，上升過程，滾擺的速度減小，動(dòng)能減小，滾擺不斷被舉高，重力勢能增大，在這一過程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。在滾擺的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。（如圖二）</p><p>　　（圖二 動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化的演示實(shí)驗(yàn)）</p><p><b>　　可行性分析：</b></p><p>　　1、本裝置在實(shí)驗(yàn)時(shí)現(xiàn)象直觀、可見度高、適合班

11、級(jí)和小組教學(xué)。</p><p>　　2、本裝置能同一裝置演示說明多個(gè)現(xiàn)象，節(jié)省資源</p><p>　　3、教材中關(guān)于動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化用了單擺、滾擺實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，效果好。而關(guān)于動(dòng)能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)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(nóng)村中學(xué)而言，蹦床絕大多數(shù)學(xué)生未見過或僅在電視中見過。因此，無法讓學(xué)生細(xì)致的了解其能量轉(zhuǎn)化的過程。</p>&l