重力势能探究演示仪

邢台市二十冶综合学校初中分校 岳志鹏 刘计豪

一、研究背景

针对初中物理教材中没有探究影响重力势能大小因素的实验，我们在观察分析其他重力势能探究实验，并改进这些实验仪器不足之后，设计研制出重力势能探究演示仪。利用该仪器可使对重力势能大小因素的探究直观化，研制及使用该仪器的过程开拓了我们的创造性思维，培养了我们的动手能力。

二、实验方法

根据猜想，重力势能的影响因素不止一个，所以初步分析在实验过程中我们的实验方法为控制变量法，即控制高度研究与质量的关系；控制质量研究与高度的关系。

三、主要用途

定性探究影响重力势能大小的因素。

演示一：物体质量对重力势能的影响；演示二：物体高度对重力势能的影响。

四、制作方法

如图1所示实验仪器，将两端开口、长约1米、粗细均匀的圆柱型PVC透明管竖直固定在木制底座上，将粗细适宜的圆柱型泡沫塑料块置于管内O点处（泡沫塑料块与管内壁有适量的摩擦）；其他器材还有（如图2所示）：一组系有细线的质量不等的两个小铁柱，用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒。实验中，让小铁柱从玻璃管内O点上方某高度落下，砸到管内泡沫塑料块上，从而将泡沫塑料块向下撞击一定的距离，通过观察泡沫塑料块移动的距离，来研究小铁柱重力势能的大小。

图1 仪器的组装

图2 仪器的零件

五、使用方法

1.选择铁柱1，在管内从O点上方h高度由静止开始自由下落，撞击O点的泡沫塑料块，静止后，记录泡沫塑料块从O点下降的距离S1，记录数据到表格。

2.选择铁柱2，在管内从O点上方h高度由静止开始自由下落，撞击O点的泡沫塑料块，静止后，记录泡沫塑料块从O点下降的距离S2，记录数据到表格。

3.选择铁柱2，在管内从O点上方2h高度由静止开始自由下落，撞击O点的泡沫塑料块，静止后，记录泡沫塑料块从O点下降的距离S3，记录数据到表格。

六、使用效果

重力势能探究演示仪的使用在教学和分组实验中取得了显著效果，通过在全校其他班级的推广使用，同学们的创新潜能得到了提升；尤其是对重力势能知识理解较困惑的情况下，同学们借助重力势能探究演示仪的演示功能，对重力势能知识有了更加清晰明了的认识；了解影响重力势能的因素，懂得了有关重力势能的知识。

七、特点及设想

该实验器具废物利用，节能环保，制作容易，操作简单。进一步打算设计定量研究。