重力勢能探究演示儀

邢臺市二十冶綜合學校初中分校 岳志鵬 劉計豪

一、研究背景

針對初中物理教材中沒有探究影響重力勢能大小因素的實驗，我們在觀察分析其他重力勢能探究實驗，并改進這些實驗儀器不足之后，設計研制出重力勢能探究演示儀。利用該儀器可使對重力勢能大小因素的探究直觀化，研制及使用該儀器的過程開拓了我們的創造性思維，培養了我們的動手能力。

二、實驗方法

根據猜想，重力勢能的影響因素不止一個，所以初步分析在實驗過程中我們的實驗方法為控制變量法，即控制高度研究與質量的關系；控制質量研究與高度的關系。

三、主要用途

定性探究影響重力勢能大小的因素。

演示一：物體質量對重力勢能的影響；演示二：物體高度對重力勢能的影響。

四、制作方法

如圖1所示實驗儀器，將兩端開口、長約1米、粗細均勻的圓柱型PVC透明管豎直固定在木制底座上，將粗細適宜的圓柱型泡沫塑料塊置于管內O點處（泡沫塑料塊與管內壁有適量的摩擦）；其他器材還有（如圖2所示）：一組系有細線的質量不等的兩個小鐵柱，用于調整泡沫塑料塊回到O點位置的木棒。實驗中，讓小鐵柱從玻璃管內O點上方某高度落下，砸到管內泡沫塑料塊上，從而將泡沫塑料塊向下撞擊一定的距離，通過觀察泡沫塑料塊移動的距離，來研究小鐵柱重力勢能的大小。

圖1 儀器的組裝

圖2 儀器的零件

五、使用方法

1.選擇鐵柱1，在管內從O點上方h高度由靜止開始自由下落，撞擊O點的泡沫塑料塊，靜止后，記錄泡沫塑料塊從O點下降的距離S1，記錄數據到表格。

2.選擇鐵柱2，在管內從O點上方h高度由靜止開始自由下落，撞擊O點的泡沫塑料塊，靜止后，記錄泡沫塑料塊從O點下降的距離S2，記錄數據到表格。

3.選擇鐵柱2，在管內從O點上方2h高度由靜止開始自由下落，撞擊O點的泡沫塑料塊，靜止后，記錄泡沫塑料塊從O點下降的距離S3，記錄數據到表格。

六、使用效果

重力勢能探究演示儀的使用在教學和分組實驗中取得了顯著效果，通過在全校其他班級的推廣使用，同學們的創新潛能得到了提升；尤其是對重力勢能知識理解較困惑的情況下，同學們借助重力勢能探究演示儀的演示功能，對重力勢能知識有了更加清晰明了的認識；了解影響重力勢能的因素，懂得了有關重力勢能的知識。

七、特點及設想

該實驗器具廢物利用，節能環保，制作容易，操作簡單。進一步打算設計定量研究。