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力学演示实验研究 —— 许亚娜 物理 082 班 实验目的 ： 熟悉仪器使用，熟悉仪器操作； 参与实验过程，获得试验体会； 明确实验原理，掌握实验要领； 探讨教学方法，提高教学技能。 实验仪器： 滚摆、能量演示转换器、离心轨道、颠倒之舞、托里拆利演示器、力的合成与 分解演示器、演示力矩盘、动能势能演示器、反冲运动演示器、水波试验仪、轨 道小车、重心实验组合。 实验过程： 一、能量的转化实验： 1、滚摆 滚摆应用的原理是是势能与动能的转化。 将滚摆从一定的高度下落， 滚摆会在 重力的作用下下落， 重力势能会转化为动能， 所以滚秋具有速度， 当下落到最低 端，由于绳的拉力作用，滚球会顺着细线向上滚动，于此反复，滚球就会不断的 上下自由滚动，进行着势能和动能的转化。 2、光能、电能、动能转化器 太阳能转换为电能有两种基本途径： 一种是把太阳辐射能转换为热能； 另一 种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能。 太阳能电池是通过光电效应或者 光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 以光电效应工作的菁膜式太阳能电池 为主流，而以光化学效应工作的式太阳能民池则还处于萌芽阶段。太阳 光照在 半导体 p-n 结上，形成新的空穴由 - 电子对。在 p-n 结电场的作用下，空穴由 n 区流向 p 区，电子由 p 区流向 n 区，接通电路后就形成电流。 这就是光电效应 太阳能电池的工作原理 。 半导体吸收光能并将光能转化为电能，电能的作用会使小风扇发生转动。完 成了光能到电能的转化，电能到动能的转化。 3、热能—动能的转换 如图所示的钢管里有液体酒精， 通过人工的方法对钢管摩擦， 使酒精发热转化 为气体，钢管内体积膨胀， 气体对活塞做工， 使活塞冲出瓶口， 动能转化为势能， 向上飞出。 4 、动能—热能转化 当抽气棒对空气做功， 动能转换为热能， 达到棉花的着火点， 棉花会发出一阵火 花。这里是能量的转化，做功转化为热能。 5、动能势能转换器 如图所示装置，右边是一个重力势能与动能的转化器，将小球的细线拉直， 从一定的高度下落， 当下落到最低点时会与轨道上的小球发生碰撞， 势能转化为 动能，被撞的小球具有动能开始运动。 左边的是弹性势能与动能的转换器， 将小 球放到弹簧上端， 压缩弹簧然后放开， 弹性势能转换为动能， 小球会在动能的作 用下飞出管子。 二、验证重心系统 1、重心在针尖的仪器 如图中所示的仪器时经过严格计算过的重心在针尖的系统，当仪器摆放在 底端时， 只要其重心的位置没有发生改变， 无论怎样旋转， 仪器都不会发生偏转 或者掉下来。这就是证明了物体可以看成是质量集中在重心的质点。 2、 重心变化 如图所示的装置可以左右改变角度，当角度改变时，物体的重心也因此而改 变，下端的小悬球的方向时刻与重心的方向在同一条直线上，在偏转的过程中， 如果小悬球的位置在外面，物体就会发生转动，因为重力对物体形成了力矩。 右图所示必须用手将物体握住否则小球会转动。 斜面木板的运动： 如图中所示，一块小木板在斜面上，当小木板的重力方向没有构成力矩时， 小球做的运动时滑动，但如果构成力矩，则小球做的运动时转动。 图中是在发 生滑动，如果继续增大斜面的角度，小球在一定角度下做转动。 三、惯性系统 图中的装置是，一个金属球自由的放在支架上，有一块小铁片垫在金属球的下 方，旁边是一个金属板， 通过冲量可以使金属片射出。