中学物理
Ｖ０１．３３Ｎｏ．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．
１１．１
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
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
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
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．
１．３１．３．１
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．
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２００ｇ的钩
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，６０ｃｍ，９０
ｃｍ的三条废水管去砸三支
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
【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)
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)
中学物理
Ｖ０１．３３Ｎｏ．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．
１１．１
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
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
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
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．
１．３１．３．１
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．
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２００ｇ的钩
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，６０ｃｍ，９０
ｃｍ的三条废水管去砸三支
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
【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)
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)