第5节 我一定会回来的！ 神秘的“魔筒” 谁是最勇敢的人？ 一、实验探究（1） 摆锤 可转动的摆锤释放器 探究问题1： 按动开关，静止释放摆锤，通过标尺盘刻度线，观察摆锤摆到另一侧能否达到与释放点等高的位置？ 开关 细线 标尺盘 定位挡片 一、实验探究（2） 探究问题2： 在铁架台的竖直杆上固定一个定位挡片，挡片固定在P点（或Q点、R点）位置，当摆锤摆动到最低点时，细线将会被挡片挡住。 在这种情况下，摆锤摆到另一边时能否摆到与释放点等高的位置？ 从能量的角度看，以上实验说明了什么？ 如果想进一步定量研究，摆锤在摆动过程中重力势能和动能相互转化的规律，在刚才实验器材的基础上，该如何设计实验呢？谈谈你的设计想法？ 光电门传感器 探究问题3： 每次摆锤从A点静止释放，光电门依次固定在D、C、B三个点，获得摆锤经过D、C、B、A四个点的动能、势能和机械能数值，分析数据，得出规律。 如何改进实验装置，从而实现一次实验就可以记录摆锤摆动过程中多个位置的动能和势能值？ 一、实验探究（3） 含有光电门传感器的摆锤 一、实验探究（4） 含有光电门传感器的摆锤，在摆锤下摆所经过的位置上，每隔3cm高度差固定一个遮光条，当摆锤经过不同位置的遮光条，就会得到它经过相应点的瞬时速度。这样一来，以最低点所在的水平面为参考平面，摆锤经过不同点的重力势能以及动能就可以计算出来。 图1 二、理论推导 如果我们把刚才的问题抽象成一个理想化的物理过程，如何从理论上证明摆球经过不同点的机械能是相等的呢？利用已学过的哪些知识？你需要假设哪些参量？ A v1 B v2 h2 h1 根据动能定理有: 重力做功有： 由（1）、（2）两式得： ????????????????+????????????????????????=????????????????+???????????????????????? ? ?????????????????????????????????=????????????????????????????????????????????????? ? 重力势能与动能之和保持不变 图1 二、理论推导 T mg 重力势能的减少量等于动能的增加量 图3 图2 图4 图5 ? m 问1：除了上述例子，你还能举出哪些运动形式，满足机械能守恒？ 问2：这些例子的共同点是什么？ ———只有重力做功，重力势能和动能发生转化，机械能守恒。 小球静止时的位置 O 图6 A B 三、实验探究（5） ———弹性势能、重力势能、动能间的转化 机械能守恒定律 EP1+Ek1=EP2 +Ek2 表达式 守恒条件 系统内只有重力做功或弹力做功 内容 或：-ΔEP= ΔEk 神秘的“魔筒”是如何实现“自由来回”的？ 揭秘 圆柱形圆筒两侧分别固定了一根橡皮筋，橡皮筋一端连接了一把铁锁。 圆筒滚动时，铁锁不转动，内侧的橡皮筋发生形变，弹性势能增大，圆筒和铁锁的动能减小，直至速度减小到零，弹性势能最大，而后储存的弹性势能又释放出来，转化为圆筒和铁锁的动能。这样圆筒就实现了来回运动。 守恒定律不仅给处理问题带来方便，而且有深刻的意义。物理世界是千变万化的，机械能守恒定律是在一定条件下才成立的，而某一些守恒定律的适用范围很广，因此在物理学中寻求“守恒量”已经成为物理学研究的一种重要思想方法。 问题1 如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的预设方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站要下坡，如果坡高2m，电车到a点时速度是25.2km/h，此时便切断电动机的电源，不考虑电车所受的摩擦力。（g取10m/s2） （1）电车能否冲上站台bc？ （2）如果能冲上，它到达b点时的速度是多大？ a c b h 你知道站台做成这样一个小坡有什么好处吗？ 运用机械能守恒定律解题时，我们不需要弄清楚斜坡的具体形状，也不需要了解电车沿斜坡运动的具体过程，这正是机械能守恒定律解题的优越性。 1、关于机械能是否守恒，下列说法正确的是( )． A．做匀速直线运动的物体机械能一 ... ...
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