标题 | 在黑板上做机械能守恒定律的演示实验 |
范文 | 应周武 摘要:利用磁体吸引铁质黑板的特性,设计了以黑板为背景的钢球摆动实验。实验时能多次调节挡绳的“钉子”位置,实验现象明显,趣味性强,能较好地说明机械能守恒定律。 关键词:磁体:位置;机械能 中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2014)5(S)-0077-1 1 实验器材 两块圆环柱形磁体(厚度1.0cm,内直径2.5cm,外直径5.0cm)。二根长约80em的细线。一只直径1.2cm的钢球,四颗圆柱形强磁体(吸在一起总厚度2.0cm。直径0.9cm)。一只直径约1cm的泡沫球。 2 实验装置 (1)一根长约80cm的细线一端固定钢球,另一端打结并夹在两块圆环磁体之间。 (2)将圆环磁体放置在黑板上较高的位置(固定单摆的悬挂点)。 3实验过程 3.1钢球摆动过程的受力、做功和能量分析 演示:将钢球拉到细绳与竖直方向约30°位置,用粉笔记下此时的位置为A,释放钢球,钢球能摆到右端最高点记为B。用粉笔画出一条较长的水平直线,钢球摆动二周后用左手拿住钢球。 师生要解决的问题:(1)钢球在摆动过程中受什么力的作用?拉力有没有做功?为什么?(2)钢球从A点摆到最低点过程中。重力做什么功?重力势能,动能如何变化?钢球从最低点摆到B的过程中,重力做什么功?重力势能。动能如何变化? 3.2钢球摆动过程遇到钉子时候的受力、做功和能量分析 提问:如果钢球在摆动过程中细绳遇到一枚钉子,钢球还能到达最高点吗? 演示:用四颗强磁体做为“钉子”,放在圆柱形磁体下方约20厘米处。把钢球拉到A点释放。摆动二周后用左手拿住钢球。 演示:“钉子”向下移动约20厘米,把钢球拉到A点再次释放,摆动二周后用左手拿住钢球。“钉子”再向下移动约20厘米,重做实验。 师生要解决的问题:不论“钉子”在哪个位置,钢球都能摆到相同的高度,从能量角度分析说明了什么呢? 3.3泡沫球摆动过程遇到钉子时候的受力、做功和能量分析 提问:如果把钢球换成泡沫球,还能摆到相同的高度B吗? 演示:把一端挂有泡沫球同样长的细绳的另一端夹在二块圆环磁体之间,同样的把泡沫球拉到A点释放。 师生要解决的问题:泡沫球为什么不能摆到相同的高度呢? 教师强调:空气阻力做功,机械能不守恒。 提问:如果钢球摆动过程是紧贴在黑板上的,还能摆到相同的高度B吗? 教师强调:黑板阻力做功,机械能不守恒。 4 实验亮点 (1)以黑板为背景的钢球摆动实验,可见度很大,观察到的现象很明显,操作也很方便。 (2)实验的趣味性强,泡沫球的摆动使学生觉得很可笑,说明了泡沫球的摆动大大出乎学生的意料,从而加深了对空气阻力的作用效果的认识,让学生深刻体会到何时空气阻力是必须考虑的,何时空气阻力是可以忽略的。 (栏目编辑 邓磊) |
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