1、动能与势能的相互转化

演示实验1:如图,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;只有重力对小球能做功。

实验证明: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保持不变。即机械能保持不变。

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1: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?

观察演示实验,思考问题。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能做功。

实验证明: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高度,可见,弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。

总结: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?下面我们就来定量讨论这个问题。

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