初中物理单摆麦克斯韦滚摆实验

观察与思考

1.如下图所示，水平面上有一物体M，当小球分别从不同的高度以斜槽滚下时能观察到什么现象?

小球用什么材料制成?细线的长度与球半径的大小关系怎样?

2.小球被释放后的运动轨迹是怎样的?

3.被释放后的小球从A运动到C的过程中速度大小怎样变化?在什么位置速度最大?什么位置速度最小?

4.由于绳的牵制，小球运动的最低点位置是确定的，上升到的最高点位置是否能确定?

5.小球在往复运动过程中，动能怎样变化?势能怎样变化?两者是否存在什么联系?

实验原理

1.单摆运动过程中，高度越低，速度越大，与此对应的重力势能越小，动能越大。反之，高度越高，速度越小，相应的重力势能越大，动能越小。

2.麦克斯韦滚摆下降时，高度越低，重力势能越小，转动速度越大，转动动能越大；滚摆上升时，高度越高，重力势能越大，转动速度越小，转动动能越小。

3. 在单摆和滚摆的运动中，当高度降低时，物体的重力势能减小，动能增大，即重力势能转化为动能；反之，当高度增大时，物体的动能减小重力势能增大，动能转化为重力势能。

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实验结论

滚摆在下降的过程中，重力势能转化成动能，滚摆在上升过程中，动能转化成势能。

实验考点

这个知识点在考查时，往往以选择题、填空题、实验探究题的形式进行考查。

经典考题

1、在滚摆下落过程中，下列说法中正确的是（ ）

A、它的重力势能越来越大 B、它的机械能越来越大

C、它的动能越来越大 D、它的动能可能不变

2、在滚摆下落过程中，下列说法中正确的是（ ）

A、它的重力势能越来越大 B、它的机械能越来越大

C、它的动能越来越大 D、它的动能可能不变

3、如图所示的滚摆在下落后，总是不能回到原来的高度，这是由于________________.

举一反三

1.小朋友在荡秋千时，机械能的形式是否发生变化?什么位置重力势能最大?什么位置

动能最大?

2.火箭离开发射架升空时，随着离开地面的高度的增大，火箭的重力势能不断增大，它的

动能怎样变化?动以是否由重力势能转化而来?

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观察与思考答案

1. 铁。线长远远大于球半每径。

2．圆弧。

3．小球由静止开始运动，速度逐渐增大，经过B处（最低处）速度最大；到达C处（另一侧的最高处）速度最小为零。

4．若不考虑空气阻力的作用最高点（位置）与初始位置相同,麦克斯韦滚摆也一样。

5．动能由小变大再变小，势能由大变小再变大。势能减小的同时，动能增大；动能减小的同时，势能增大。

经典考题答案

1、这是一个能的转化与守衡的实验，从这个实验我们可以看出，滚摆在下降的过程中，重力势能转化为动能，即动能增大，势能减少，但是机械能的总量保持不变。

答案：C

2、这是一个能的转化与守衡的实验，从这个实验我们可以看出，滚摆在上升的过程中，动能转化为重力势能，即势能增大，动能减少，但是机械能的总量保持不变。

答案：A

3、这是一个能的转化与守衡的实验，从这个实验我们可以看出，滚摆在下降的过程中，重力势能转化为动能，即动能增大，势能减少；滚摆在上升的过程中，动能转化为重力势能，即，势能增大，动能减少，但是机械能的总量保持不变。但是由于在上升和下降的过程中，由于空气的摩擦、轴与绳之间的摩擦，会使部分机械能转化成内能。

答案：空气的摩擦，轴与绳之间的摩擦，会使部分机械能转化成内能。

举一反三答案

1．动能和重力势能相互转换。到达最高位置时重力势能最大，经最低位置时动能最大。

2. 由于火箭发动机的动力作用，动能和重力势能同时在增大，动能的增大不是由重力势能转化而来的。

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