动能、势能相互转化演示实验教具的制作与整合
动能与势能的转化实验
动能：物体由于其 状态或位置能够进 行工作的能量
势能：物体由于其 状态或位置能够进 行工作的能量
动能与势能的转化 ：在物理过程中， 动能和势能可以相 互转化
实验原理：通过观 察和分析动能与势 能的转化过程，理 解物理现象和规律
动能与势能转化的条件
存在重力或弹力等外力作用
物体具有质量和速度
物体在运动过程中受到阻力
结论：实验结果 与理论结果相符， 验证了物理定律 的正确性
误差分析
实验误差来源：测量误差、计算误 差、环境误差等
误差处理：通过多次测量、改进实 验方法、优化实验条件等降低误差
添加标题
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误差分析方法：使用统计学方法， 如方差分析、回归分析等
误差影响：误差对实验结果的准确 性和可靠性产生影响，需要认真对 待和合理处理
动能与势能的转化实 验
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目录 /目录
01
实验目的
02
实验原理
03
实验步骤
04
实验结果分析
05
实验结论应用
01 实验目的
了解动能与势能的概念
动能：物体由于其状态和位置而具有的能量
势能：物体由于其位置和重力而具有的能量
风力发电：利用风 的动能转化为电能 ，提供可持续能源
动能与势能转化在其他领域的应用
机械能：在机械设备中，动能和势能的转化可以提供动力和能量 电力：在电力系统中，动能和势能的转化可以产生电能 交通：在交通领域，动能和势能的转化可以驱动车辆和船舶 航天：在航天领域，动能和势能的转化可以推动火箭和卫星
动能与势能转化实验的意义和价值
一个动能与弹性势能相互转化的小实验
一个动能与弹性势能相互转化的小实验
在教学中，多一点思考，多一点变化，往往也会多一点趣味。
笔者任教过的几所学校的实验室中有用来演示动能与重力势能相互转化的实验器材滚摆，却都没有类似演示动能与弹性势能相互转化的实验器材。
在滚摆的启发下，笔者想到了一种可用来展示动能与弹性势能相互转化的既好玩又直观的分组实验。
1 实验器材
每组橡皮筋一两根，50 g的钩码两三个。
2 实验过程
一手捏住橡皮筋的上端，另一只手将2个或3个钩码挂在竖起下垂的橡皮筋的下端。
为了便于观察钩码转动快慢的变化情况，最好不要将一个钩码挂在另一个钩码的下端，而是将它们大致挂在同一高度上。
由于视觉暂留，当钩码快速转动时，可以看到一个快速转动的美丽的闪亮的旋涡。
由于离心运动，钩码转得越快，钩码水平舒展就越开，看到的转动的旋涡就越大，旋涡中心的空心圆圈也越大。
转动钩码，或钩码不动，拧橡皮筋的上端，使橡皮筋发生扭曲形变。
松开抓钩码的手，观察钩码的转动快慢与橡皮筋扭曲形变大小
变化的关系，进而导出钩码的动能与橡皮筋弹性势能大小的变化关系。
3 实验结论
实验发现，当钩码转得越来越快时，橡皮筋扭曲形变越来越小；当钩码转得越来越慢时，橡皮筋扭曲形变越来越大。
这样，当钩码的动能增大时，橡皮筋的弹性势能减小；当钩码的动能减小时，橡皮筋的弹性势能增大。
也就是说，在钩码转动的过程中，钩码的动能与橡皮筋的弹性势能相互转化。
该实验还可很方便地进一步拓展，如可用它来演示或探究离心运动与向心力等。
动能和势能实验教案
动能和势能实验教案一、教学目标1. 让学生了解动能和势能的概念。
2. 让学生掌握动能和势能的相互转化。
3. 培养学生动手实验、观察现象、分析问题的能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：动能和势能的概念，动能和势能的相互转化。
2. 教学难点：动能和势能转化的条件，影响动能和势能大小的因素。
三、教学准备1. 实验器材：小车、斜坡、木板、尺子、重物、弹簧测力计。
2. 教学工具：PPT、黑板、粉笔。
四、教学过程1. 导入：通过PPT展示动能和势能的图片，引导学生思考动能和势能的概念。
2. 讲解：讲解动能和势能的定义，解释动能和势能的相互转化。
3. 实验：分组进行实验，观察实验现象，记录数据。
4. 分析：引导学生分析实验现象，得出结论。
5. 巩固：通过PPT和黑板，总结动能和势能的相互转化条件，影响动能和势能大小的因素。
6. 拓展：引导学生思考动能和势能在实际生活中的应用。
五、作业布置1. 完成实验报告：记录实验过程、实验现象和结论。
2. 预习下一节课内容：重力势能和弹性势能。
教学反思：本节课通过实验和讲解，让学生了解了动能和势能的概念，掌握了动能和势能的相互转化。
在实验过程中，学生积极参与，观察现象，分析问题，培养了动手能力和观察能力。
但在讲解影响动能和势能大小的因素时，部分学生理解不够深入，需要在的教学中加强巩固。
六、实验探究：动能和势能的转化1. 目的：通过实验探究，让学生直观地感受动能和势能的转化过程。
2. 方法：学生分组进行实验，利用小车、斜坡等器材，观察小车在不同高度下滑时速度的变化，探讨动能和势能的转化。
七、能量守恒定律1. 目的：让学生了解能量守恒定律，并应用于动能和势能的转化。
2. 方法：讲解能量守恒定律的概念，引导学生通过实验现象理解能量守恒定律在动能和势能转化中的作用。
八、影响动能和势能大小的因素1. 目的：分析影响动能和势能大小的因素，深化学生对动能和势能转化的理解。
2. 方法：通过PPT和实例，讲解质量、速度、高度等因素对动能和势能的影响。
动能和弹性势能的转化小实验
动能和弹性势能的转化
【器材】
弹簧振子（或者单摆、轻质弹簧2根、支架）。
【操作】
图10－5是一个弹簧振子，在一根光滑的水平细杆上穿有一个小球（振子），振子的两边由两根同样的轻弹簧拉着。
平常，振子停止在平衡位置。
用手把振子拉向平衡位置的一侧后放开，振子即在弹簧的弹力作用下振动起来。
从能量的转化来看，振子被拉向一侧，弹簧因形变（一根弹簧被拉长，另一根被压缩）而具有弹性势能。
放手后，振子在弹簧弹力的作用下向平衡位置运动，速度越来越大，弹簧弹性势能越来越小，在此过程中，弹簧的弹性势能逐渐转化为振子的动能。
至平衡位置时弹性势能最小，动能最大。
由于惯性，振子继续运动，弹簧在相反方向发生形变，振子的动能又逐渐转化为弹簧的弹性势能，至最大位置时，动能全部转化为弹性势能。
然后振子又在弹力的作用下向相反方向运动，重复上述过程，周而复始。
弹簧振子的振动过程，实际上是弹簧的弹性势能和振子的动能（弹簧的各部分也有动能，但较小）相互转化的过程。
在没有弹簧振子的情况下，可以按图10－6装置来进行实验。
用长线（1米以上）悬起一个摆球，在摆球的两侧水平地拉起两根同样的轻弹簧（或橡皮筋）。
当把摆球拉向一侧后放开，摆球便在弹簧的弹力作用下振动起来，由于摆球的悬线很长，摆球在不大的范围内可以看作是在同一水平线上运动，这样与弹簧振子的情况基本一致。
物理教案：动能和势能的转化
物理教案：动能和势能的转化物理教案：动能和势能的转化物理教案：动能和势能的转化1（一）教学目的1．理解动能和势能可以相互转化并能举例说明。
2．能解释有关动能和势能相互转化的简单现象。
（二）教具1．麦克斯韦滚摆。
2．课本图1-7的装置，在弹簧片前加一弹簧。
3．单摆、皮球（或乒乓球）。
（三）教学过程1．复习提问(1)动能的大小与哪些因素有关？怎样判断质量一定的物体的动能的变化？(2)势能的大小与哪些因素有关？怎样判断重力势能大小的变化？（演示钢球从斜槽滚下，斜槽倾角应尽量小一些，使钢球从斜槽滚下的时间尽量长一些，引导学生观察钢球竖直高度的变化和速度的变化，回答上述问题）2．新课教学(1)动能和重力势能可以相互转化。
从上面实验可以看到，钢球从斜槽滚下的过程中，高度降低，重力势能减小；速度变快，动能增大，这个动能是怎样产生的？（引导学生回答是由重力势能转化来的）问：重力势能可以转化为动能，动能可不可以转化为重力势能呢？演示滚摆（将摆轮涂成黑白相间，使学生明显观察到转速的变化），引导学生观察：摆下降时，摆轮越转越快；摆上升时，摆轮越转越慢，并说明动能和重力势能变化的情况，最后得出动能和重力势能可以相互转化的结论。
(2)动能和弹性势能可以相互转化吗？演示课本图1-7（水平槽末端加一弹簧，以使动能和弹性势能的变化明显显示出来），引导学生观察：钢球接触弹簧后，速度减小，弹簧压缩；弹簧恢复时，形变减小，钢球速度变大，但方向反过来了（教师应指出：动能大小跟运动快慢有关，跟运动方向无关，因为物体向任何方向运动都能做功）。
对钢球和弹簧间的能的转化，应分两步讲：①从钢球压弹簧开始到弹簧形变最大：钢球动能由最大变到零，弹簧弹性势能由零到最大，即动能转化为弹性势能。
②从弹簧形变最大到恢复原状：弹簧弹性势能又转化为钢球的动能。
(3)动能和势能相互转化的例子。
先让学生列举日常生活中例子，然后引导学生观察和分析下列事例：①演示单摆，引导学生观察摆球在高度最大处和最低点的速度大小，说明动能和势能的相互转化。
动能与势能的转化实验
动能与势能的转化实验动能和势能是物体运动和位置的两种重要性质。
动能指的是物体由于运动而具有的能量，而势能则是物体由于位置而具有的能量。
在物理学中，动能和势能之间存在着相互转化的关系。
为了更好地理解动能与势能的转化过程，我们可以进行一系列实验来观察和测量这种能量的转换。
实验一：简单机械能转化实验材料：一个小球，一个平滑的斜面，一个标尺，一个计时器。
步骤：1. 将斜面倾斜放置在桌子上，并用标尺测量斜面的高度和长度。
2. 将小球释放在斜面上，同时启动计时器。
3. 观察小球在斜面上滚动的过程，并记录小球滚到斜面底部所用的时间。
4. 根据计时器显示的时间和斜面的长度，计算小球在滚动过程中的平均速度和动能。
5. 应用物体的动能公式（动能 = 1/2 ×质量 ×速度的平方），计算小球在滚动过程中的动能。
实验二：重力势能与动能的转化实验材料：一个木块，一根弹簧，一个标尺，一个秤。
步骤：1. 将木块放在桌面上，并用标尺测量木块的高度和长度。
2. 在木块上方固定一个弹簧，确保弹簧和木块之间有一段距离。
3. 将木块拉到一定高度，然后释放，使其自由下落。
4. 观察并记录木块自由下落的过程，并测量木块触地的时间。
5. 根据木块的质量和高度差，计算木块在自由下落过程中的重力势能。
6. 根据木块触地时的速度以及物体的动能公式，计算木块在触地时的动能。
实验三：弹簧势能与动能的转化实验材料：一个弹簧，一个小球，一个标尺，一个秤。
步骤：1. 将弹簧固定在墙上或其他固定物体上。
2. 将小球沿直线方向拉向弹簧，它与弹簧之间有一定的距离。
3. 释放小球，使其撞击并被弹簧弹起。
4. 观察小球撞击弹簧和弹起的过程，并记录小球的撞击速度和弹起高度。
5. 根据小球的质量和撞击速度，计算小球撞击弹簧时的动能。
6. 根据小球的质量、弹簧的劲度系数以及小球的弹起高度，计算小球在弹起过程中的弹簧势能。
通过以上实验，我们可以清楚地观察和测量动能与势能之间的转化过程。
一个动能与弹性势能相互转化的小实验
一个动能与弹性势能相互转化的小实验本文介绍一个简单的实验，通过观察弹簧上挂着一个质量块来演示动能与弹性势能之间的相互转化。
实验过程简单，需使用简单的实验器材，适合初学者进行。
实验器材1.弹簧：一个有一定弹性的弹簧，用来给质量块提供弹性势能。
2.质量块：一个质量大小适中的物体，用来体现动能与弹性势能的转化。
3.测力计：用来测量质量块在弹簧上挂载时的拉力。
4.尺子：用来测量弹簧拉伸的长度。
实验步骤1.将弹簧挂在一个稳定的支架上，使其垂直向下悬挂，并将质量块挂在弹簧下端。
2.使用测力计测量质量块的重力，记为F g。
3.将质量块向下拉，记录下弹簧的拉力，记为F e，此时质量块的动能为零，弹性势能最大。
4.释放质量块，记录下质量块下落到弹簧最低点时的速度，记为v。
5.用测力计记录质量块到达最低点时的拉力，记为F r，此时质量块的动能为最大值，弹性势能为零。
6.用尺子测量弹簧被拉伸的长度，记为x，根据胡克定律，计算弹簧劲度系数k。
7.根据物理定律，动能与弹性势能之间存在以下关系式：$E_k = \\dfrac{1}{2}mv^2$$E_e = \\dfrac{1}{2}kx^2$其中，m为质量块的质量，v为质量块下落到最低点时的速度，x为弹簧被拉伸的长度，k为弹簧劲度系数。
实验结果与分析通过上述步骤，可以得到以下实验结果：•质量块重力 $F_g = 9.8 \\mathrm{N}$•弹簧拉力（弹性势能最大时）$F_e = 3.92 \\mathrm{N}$•质量块下落时的速度 $v = 1.75 \\mathrm{m/s}$•质量块在最低点的拉力 $F_r = 9.12 \\mathrm{N}$•弹簧拉伸的长度 $x = 0.13 \\mathrm{m}$•弹簧劲度系数 $k = 113.24 \\mathrm{N/m}$根据上述结果，可以计算出质量块的动能与弹性势能：$E_k = \\dfrac{1}{2}mv^2 = 0.5 \\times 1 \\times 1.75^2 = 1.53 \\mathrm{J}$ $E_e = \\dfrac{1}{2}kx^2 = 0.5 \\times 113.24 \\times 0.13^2 = 0.96\\mathrm{J}$可以看出，质量块的动能与弹性势能之间不断转化，但它们的总和始终保持不变。
《动能与弹性势能的转化实验》中学物理创意实验设计
（二）实验方法（或实验过程）
当把纽扣甩动几圈后，两根棉线会因为纽扣转动而拧在一起，这时，轻轻地拉纽扣两边的细线，就会出现动能与性势能的转化。原因是棉线拧在一起时发生弹性形变，具有弹性势能，弹性形变的程度越大，具有的弹性势能就越大，转化的动能就越大，因此不停地拉动两端棉线时，纽扣转动的速度会越来越快。 1.棉线拧紧，发生弹性形变，具有了较大的弹性势能。
自治区评委会意见
（盖章）
年月日
2.弹性势能转化为动能的过程（一） 3.弹性势能转化为动能的过程（二） 4.弹性势能转化为动能的过程（三）
当弹性势能全部转化为动能后，纽扣的转动速度达到最大，这时，纽扣所具有的动能又会转化为弹性势能，因为此过程是上述过程的逆过程，故不再一一列举。
（三）实验效果
实验装置简单，取材方便，实验效果显著，用于课堂教学非常方便。
《动能与弹性势能的转化实验》
中学物理创意实验设计
作品全称
动能与弹性势能之间的转化
学校名称
联系电话
姓名
性别
年龄
初、高中组
指导老师
性别
年龄
（一）设计原理(含原理图和实物图、主要解决的什么问题）
本人今年刚参加工作，承担九年级的物理教学任务，在讲到“机械能及其转化”这节课时，发现实验室里的“滚摆”是一个很不错的实验器材，它能够非常直观的表现出动能与重力势能之间的转化，但遗憾的是，在实验室中无法找到能够表现动能与弹性势能之间转化的实验器材，要想让学生了解二者之间的转化，只能给学生举例，让学生自己去想象体会，教学效果不是很好。于是，我设计了这个实验，让学生亲身感受一下动能与弹性势能之间的转化。
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势能的相互转化”两个演示实验与一体
（３）操作简便，现象明显． （４）制作简单，可以小型化做成学生实验． （５）集趣味性、实用性与一体，让学生在感到好奇的同时 又巩固了知识．
【本作品荣获江苏省自制教具大赛二等奖】
码，分别用高度为３０
ｃｍ，６０ ｃｍ，９０
ｃｍ的三条废水管去砸三支
１ １．１
Ｉ．３．３弹簧的制作 弹簧可以用实验室原有“研究弹簧测力计原理”的弹簧改 装．改装时可以将一根弹簧切成４根长５厘米的短弹簧，两端用 钳子制作小挂钩用作连接框架和棉线． １．３．４根据图纸安装
１．４
安装时注意事项 （１）棉线的长度要适当以能够拉直为准； （２）要先安装棉线后安装弹簧．
动能、弹性势能相互转化演示实验教具的制作 实验原理 对于同一个弹簧，它具有的弹性势能越多，发生的形变量
３
改进制作优点 （１）可以演示动能与弹性势能相
图２
互转化，填补了演示实验这一部分的 空白． （２）整合了“动能与弹性势能相互转化”和“动能与重力
滚摆的轴两端原来是平面，用电钻打制成锥形凹槽，这样 做是为了与顶针组成固定旋转装置；顶针是用直径６毫米的螺 栓打磨而成，使用时顶针要固定在框架上，要保持弹簧、棉线和 小孔在一条直线上，且与两侧边框平行． １．３．２框架的制作 框架是用方形金属管焊接制作的，两侧中点处要钻孔用于 安装顶针；同时在框架上下边内侧正对摆轴小孔位置焊接四个 小挂钩用于固定弹簧． ．＿尺测出铅笔露出部分的长厶． （２）将三个相同高度废水管插上，如图３． （３）分别用一个、二个、三个钩码砸铅笔，如图４，（注意钩 码的重心位置平水管口） （４）将废水管拿掉，如图５， 用刻度尺测出铅笔露出部分的长 厶，用厶减上ｑ得铅笔下陷深度， 分析得出结论：高度相同时，重力 势能的大小与物体的质量成 正比． 同理，可以用同样２００ ｇ的钩
相同的铅笔，根据铅笔下陷深度，同样可以分析得出结论：质量
～
薛一 需一
图４
黼ｊ 蠹譬
臣
相同时，重力势能的大小与物体的高度成正比． ３创新之处 （１）能定量地演示重力势能大小与物体的质量及高度成 正比； （２）实验操作方便，实验效果明显； （３）实验大部分器材可以在实验室配齐，低成本，易推广．
｛
罔５
‘一
引用本文格式：于乐洋 动能、势能相互转化演示实验教具的制作与整合[期刊论文]-中学物理（初中版） 2015(1)
【广东省教育科学规划课题《初中演示实验改进、创新及其
在教学中的应用研究＞（课题批准号：２０１２ＹＱＪＫ０５８）．本作品获
２０１０年广州市优秀自制教具一等奖．】
・２３・
万方数据
动能、势能相互转化演示实验教具的制作与整合
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 于乐洋 海安县紫石中学 江苏海安226600 中学物理（初中版） ZHONGXUE WULI(CHUZHONG BAN) 2015,33(1)
１．５
操作方法 按照图示装配器材装配，装配好后，用手旋转摆盘，让棉线
就越大．可以用弹簧的形变量显示弹性势能的多少，同一弹簧 它的伸长量越大表示具有的弹性势能就越多，弹簧伸长量越短 表示具有的弹性势能就越少．
１．２
缠绕到轴上使弹簧伸长，此时弹簧由于伸长具有了弹性势能， 放手后弹簧的弹性势能通过棉线转化为摆的动能使摆旋转起 来，当弹簧的弹性势能全部转化为摆的动能时，此时摆旋转最
中学物理
Ｖ０１．３３
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｎｏ．０２
２０１５年１月
动能、势能相互转化演示实验教具的制作与整合
于乐洋
（海安县紫石中学江苏海安２２６６００） 在初中物理演示实验中，动能、势能相互转化演示实验只 有滚摆实验，但它只能演示动能与重力势能的相互转化，而不 能演示动能与弹性势能的相互转化．动能与弹性势能的相互转 化既是教学重点，而且较为抽象，是学生难以接受的难点．为 此，笔者将滚摆实验做了如下改进，实现了既可以演示动能与 重力势能的相互转化又可以演示动能与弹性势能的相互转化 的功能．
与《动能与重力势能的相互转化＞（滚摆实验）实验的整合
首先，拆去弹簧将棉线的上扣挂到
转化（如图１所示）．图中①弹簧； ②棉线；③顶针；④小孔；⑤摆盘；
⑥框架．
１．３ １．３．１
制作改进方法 滚摆的改制加工和顶针的制作
团
图ｌ
上侧挂钩上，然后再拆去两侧的顶针放 下摆盘，这样就恢复了滚摆实验（如图 ２），就可以演示动能与重力势能的相互 转化．
结构仪器 以滚摆作为改制对象，弹簧通过棉线穿过摆轴两侧的小孔
快，动能最大。弹簧恢复原长，此时由于摆的惯性，会自动将棉
线缠绕到摆轴上，使弹簧的动能向弹性势能转化．
２
与摆轴相连，摆轴两端用顶针支撑固定（可以旋转），这样滚摆 在外力作用下旋转时，棉线缠绕在摆、 轴上，使弹簧伸长，就可以将动能转化ｉ 为弹性势能．如果让它自由转动就能 实现弹性势能与滚摆转动动能的相互