咦!輕輕推出去的罐子竟然自動滾回來了!這是什么魔法呢?這次我們要借助簡單的實驗,了解一下動能和位能之間的轉變。你會體會自己動手做的成就,真是其樂無窮哦!
準備材料
空奶粉罐1個、橡皮筋數條、一元硬幣10個(或以小鉛錘、小石頭等重物代替)、膠帶1卷、釘子1根、鐵錘1把、棉線1條。
制作步驟
1.將空奶粉罐清洗干凈后,用鐵錘和釘子在罐蓋和底部的中心部位各鉆2個洞,大小以可以穿過橡皮筋為宜。注意:使用鐵錘和釘子的過程中,要注意安全。最好請大人協助你一同完成。
2.把數條(視罐子大小)橡皮筋串成一條后,再將橡皮筋兩端同時穿過奶粉罐底部的2個洞里,拉出到奶粉罐外。
3.取1O個一元硬幣,用膠帶卷包起來,做成一個重物。沒有硬幣,可用其他重物代替。
4.把卷包好的硬幣外面用線綁好,將它綁到步驟2的橡皮筋的中心部位。
5.最后把橡皮筋兩頭分別穿過罐蓋的2個洞上,綁個結,蓋好蓋子,并用膠帶固定好,就大功告成了。
現在,用手輕輕推動奶粉罐,讓它向前滾動。你制作的奶粉罐是不是前進一陣子后,停住,再滾回來了呢?
如果奶粉罐沒有滾回來,仔細檢查罐子里面的重物是不是卡住罐壁了?如果重錘沒有被卡住,那就請你調整推力大小,多試幾次看看。這次你成功了嗎?
實驗揭秘
為什么滾出去的奶粉罐,會自動又滾回來呢?想要回答這個問題,最好先了解罐的內部構造。罐子的內部有兩個重要的零件分別是:橡皮筋和重物。
當手滾動罐子的時候,罐子獲得能夠滾動的動能。罐子滾動時,內部的重物一直維持平移狀態不轉動。而兩側的橡皮筋則逐漸被扭緊,此時動能逐漸轉換成橡皮筋的彈性勢能。當罐子停止滾動的時候(外力撤銷),橡皮筋就自動松綁,將彈性勢能轉換成動能,推動罐子往回滾。這個實驗就是動能轉變成位能,位能又變回動能的例子。市場上有很多玩具就是利用橡皮筋或發條作為動力,都是運用相同的原理。
為什么有時候你用力把罐子滾出去,它卻不會自動滾回來呢?有可能是你用力過猛,使得罐子內的重物也跟著旋轉,因此橡皮筋未能將動能完全轉變成彈性勢能儲存起來,由于彈性勢能不足,罐子也就沒有辦法滾回來了。
還有一種可能是罐子不是以“滾”的方式向前運動,而是以滑行的方式向前運動,罐內的橡皮筋無法被扭緊,即動能沒有轉化成橡皮筋的彈性勢能,自然不能提供罐子滾回來的動能,罐子就回不來了。