动能与势能的相互转化
教师活动:演示实验1:如下图,用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验.
把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的A点,然后放开,小球在摆动过程中,重力势能和动能相互转化.我们看到,小球可以摆到跟A点等高的C点,如图甲.
如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C点,但摆到另一侧时,也能达到跟A点相同的高度,如图乙.
问题:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么?
学生活动:观察演示实验,思考问题,选出代表发表见解.
小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用.拉力和速度方向总垂直,对小球不做功;只有重力对小球做功.
实验表明,小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化.在摆动过程中,小球总能回到原来的高度.可见,重力势能和动能的总和,即机械能应该保持不变.
教师活动:演示实验2:如图,水平方向的弹簧振子.
用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化.
问题:这个实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个实验说明了什么?
学生活动:观察演示实验,思考问题,选出代表发表见解.
小球在往复运动过程中,竖直方向上受重力和杆的支持力作用,水平方向上受弹力作用.重力、支持力和速度方向总垂直,对小球不做功;只有弹簧的弹力对小球做功.
实验表明,小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化.小球在往复运动过程中总能回到原来的位置,可见,弹性势能和动能的总和,即机械能应该保持不变.
教师活动:总结、过渡:
通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能和势能的转化过程中,动能和势能的和是否真的保持不变?下面我们就用实验来探索这个问题.
推进新课
一、机械能的转化和守恒的实验探索
在学生开始做实验之前,老师应强调如下几个问题:
1.该实验中选取被打点纸带应注意两点:一是第一点O为计时起点,O点的速度应为零.怎样判别呢?
2.是否需要测量重物的质量?
3.在架设打点计时器时应注意什么?为什么?
4.实验时,接通电源和释放纸带的顺序怎样?为什么?