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11.4 实验:探究物体的动能和势能的相互转化  

2016-11-10 21:55:21|  分类: 一节一实验 |  标签: |举报 |字号 订阅

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11.4 实验:探究物体的动能和势能的相互转化  

实验目的:

认识动能和势能可以相互转化。

实验原理:

1.物体具有的机械能等于动能、势能两种能量之和。

2.物体的动能由质量和速度共同决定,物体的质量越大,速度越大,具有的动能越大。物体的质量越大,所处的高度越高,重力势能越大。发生弹性形变的物体,形变越大,它具有的弹性势能就越大。

实验器材:

滚摆、单摆、弹簧、小球、斜槽。

实验步骤:

实验一:滚摆实验

按图1组装好滚摆,然后将滚摆卷起后释放,观察:

(1)滚摆在最高处时具有什么能?

(2)释放后观察滚摆的高度、速度、质量的变化。

(3)分别分析滚摆下降和上升过程中动能、势能的变化情况。

(4)动能和重力势能之间是否可以相互转化?

 

11.4 实验:探究物体的动能和势能的相互转化 - 物理 - 物理

图1

分析论证:

(1)滚摆在最高处时具有重力势能。

(2)滚摆下降时:质量不变、高度变小、速度变大。所以重力势能变小、动能变大。减小的重力势能转化成了动能。

(3)滚摆上升时:质量不变、高度变大、速度变小。所以重力势能变大、动能变小。减小的动能转化成了重力势能。

(4)动能和重力势能之间可以相互转化。

实验二:单摆实验

如图2,将单摆的摆球置于A处,然后释放。摆球就可以在A、B、C之间来回摆动。观察:

(1)摆球在哪些位置高度最高?

(2)摆球在哪些位置速度最大?

(3)分析摆球从A~B运动过程中,动能、势能的变化情况。

(4)分析摆球从B~C运动过程中,动能、势能的变化情况。

11.4 实验:探究物体的动能和势能的相互转化 - 物理 - 物理

图2

分析论证:

(1)摆球在A、C处位置最高,具有的重力势能最大。

(2)摆球在B处速度最大,具有的动能最大。

(3)摆球从A~B运动过程中,重力势能不断减小,动能不断变大,是重力势能不断转化为动能。

(4)摆球从B~C运动过程中,重力势能不断增大,动能不断减小,是动能不断转化为重力势能。

这说明动能和重力势能可以相互转化。

实验三:弹簧小球实验

按图3进行实验。

1.手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,观察到什么现象?在此过程中,涉及哪些能量的转化?

2.让木球从斜槽上端滚下,观察木球碰击弹簧片的过程。分析图3中,木球从甲→乙图和乙→丙图能量转化的过程。

11.4 实验:探究物体的动能和势能的相互转化 - 物理 - 物理

图3

分析论证:

1.观察到木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。在此过程中,弹簧的弹性势能转化为木球的动能。

2.从甲→乙图中,木球的动能转化为弹簧的弹性势能。从乙→丙图中弹簧的弹性势能转化为木球的动能。

这说明动能和弹性势能可以相互转化。

得出结论:

物体具有的动能和势能可以相互转化。学生讨论回答:①滚摆上升的最大高度越来越小,说明滚摆具有的机械能总量不断减小。

②滚摆机械能总量减小的原因是摩擦和空气阻力。如果没有摩擦和空气阻力,机械能的总量不会变化。

③动能和弹性势能之间可以相互转化。

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