人教版高一物理必修 1 备课资料 8《机械能守恒定律》一、研究动能与势能的相互转化1
动能和重力势能的相互转化 把小金属拴在细线上悬挂起来,做成一个单摆(如图所示),记下摆球的平衡位置 O
把物体从平衡位置 O 拉到 B,放手后观察摆球沿着来回摆动,可以看出:摆球处于高度最大的位置(即重力势能最大)时,速度为零(即动能为零); 摆球处于高度最小的位置(即重力势能最小)时,速度最大(即动能最大)
可见摆球在摆动过程中,动能和重力势能是相互转化的
动能和弹性势能的相互转化 方法一：如图所示,在水平光滑的平面上放置一小车 A,小车 A 的前端固定一根劲度系数合适(小一些为宜)的弹簧,平面的一端固定一木块 B,将小车 A 以较大的速度推向木块 B,可以看到随着小车速度的减小,弹簧被压缩,然后小车又被压缩的弹簧弹回来
观察小车的运动速度和弹簧形变大小的变化,不难发现:在弹簧被压缩阶段,随着小车速度的减小(即动能减小),弹簧形变越来越大(即弹性势能越大);在弹簧恢复阶段,随着弹簧形变的减小(即弹性势能减小),小车的速度增大(即动能增大)
可见,动能和弹性势能是转化的
方法二：如图所示,在水平面的两端分别固定木块 A 和 B,在小车(总质量 400—500 克)两端安装两段可以压缩的弹簧,把小车放在平面上,先使小车靠近木块 A,并使小车上该端的弹簧尽量压缩
然后释放小车,观察小车在 A、B 间的运动情况,说明弹性势能和动能的相互转化
实验中选择劲度系数合适的弹簧是实验成功的关键,建议用以下的方法自制:用直径为0
35 毫米的钢丝绕成直径约为 40 毫米的弹簧,绕制时可将一根直径约为 30 毫米的金属圆棒夹在台虎钳上,用钢丝钳拉紧钢丝在金属棒上密绕
绕完后不要松手,点燃酒精喷灯(或酒精灯)对网丝进行退火
加热时要使火焰均匀地烧到钢丝的每一部分,加热 3—4 分钟后,取走酒精灯
