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滚摆的实验

【目的和要求】

了解动能和势能可以相互转化,在相互转化过程中机械能的总量保持不变。

【仪器和器材】

滚摆、支架。

【实验方法】

如图一所示,将滚摆摆体用结实的双线挂在支架横梁 AB处的小孔内。调节两悬线的长度,使摆轴水平,并使 AB的距离略小于 CD的距离。

1.用手转动滚摆的轴,使悬线缠绕在轴上,滚摆就上升。当滚摆上升到一定高度时,在支架的立柱上标出这个高度。然后将手松开,滚摆就旋转着向下降落,当滚摆下降到最低处,用手将滚摆捏住。分析滚摆在下降过程中速度的变化情况。

2.重复上述操作,用手将滚摆上升到原来的高度,将手松开。让滚摆下降到最低处后又向上旋转运动,当滚摆运动到可能到达的最大高度时,又用手将滚摆捏住。分析滚摆在上升过程中速度的变化情况。

3.重复上述实验。使滚摆上、下做几次滚动。观察滚摆势能、动能的交替转换情况。

由实验观察和分析,可以得出:如果没有空气阻力和其他因素的影响,在势能和动能的相互转化过程中,机械能的总量保持不变。

【注意事项】

1.滚摆的演示实验中,摆架应有足够的稳度。避免摆体前后、左右摆动;悬挂摆体的悬线要选用弹性小、柔软、牢固的棉线。

2.为了说明“一切运动的物体都具有动能”,建议教师补充做些关于流动的气体和液体也具有动能的演示。

【参考资料】

如果学校没有工厂生产的滚摆,而自己制作时,应注意选用密度大些的物体作摆体。摆体的质量分布要均匀,转轴上的两个穿线孔应分别与摆轴的轴线正交且互相平行。这两个孔的孔距应略大于支架横梁上两穿线孔的孔距。以保证滚摆在向上旋转时悬线能平绕在转轴上。