動能和彈性勢能相互轉化創新設計

河北省承德市第十六中學 楊 南

一、教材處理方式

在教科版八年級物理下冊第十二章第2 節《機械能的轉化》中，為了研究動能和勢能的轉化，舉出了一個小女孩坐在秋千上擺蕩的過程，并將其簡化為一個球的擺動過程（如圖1）。實驗表明：動能可以轉化為重力勢能，重力勢能也可以轉化為動能。

動能和勢能的轉化包括動能和重力勢能的轉化以及動能和彈性勢能的轉化，針對后者教材中只是簡單說明：當你拉長橡皮筋時，你就給橡皮筋儲存了彈性勢能；當你松開手時，彈性勢能就會轉化為動能，橡皮筋就從你手中“飛”出去。但是并沒有演示實驗或學生實驗可以形象地說明動能和彈性勢能之間的轉化。

二、實驗改進原因

如何能用實驗直觀地再現動能與彈性勢能的相互轉化過程，且現象清楚、過程完整、原理科學呢？

三、創新設計內容

1.實驗裝置（如圖2 為教師制作，圖3為學生制作）

2.制作方法

（1）準備一個兩端封口的透明圓柱形塑料筒，兩端打孔。

（2）中間用橡皮筋固定一個重物（鉤碼、鐵鎖之類），橡皮筋另兩端穿過塑料筒兩孔并固定。

3.使用方法

將圓柱形塑料筒水平放置，對其施加一個外力使其滾動，能夠觀察到兩根橡皮筋纏繞時的形變，且塑料筒滾動速度逐漸變慢直至停止，表明動能轉化為彈性勢能；塑料筒停止滾動之后，又反方向倒回，且橡皮筋由纏繞逐漸恢復常態，表明彈性勢能轉化為動能。

四、實驗裝置優點

1.簡單易做，取材容易，造價低。

2.裝置材料大多為廢舊物品，變廢為寶，經濟環保。

3.實驗方法簡單，易于操作，形象生動，完整地證明了物理規律。

4.鮮明地展示了實驗現象，可見度、演示效果很好，可用于教師演示或學生探究實驗。