自制圆周运动中的机械能守恒及临界问题演示仪，本文主要内容关键词为：圆周运动论文,机械能论文,临界论文,演示论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、仪器示意图（图1）
二、用途及特点
1.用途 ①演示摆球在竖直平面内圆周运动的机械能守恒问题。②研究摆球在竖直平面内完成圆周运动的临界条件。
2.特点 ①演示方法简单，操作方便，现象明显。②成本低，功能多。
三、制作材料
方木板（64cm×50cm）、中间有孔的小球（直径约2cm）、一根不可伸长的细线（约40cm）、一根钉子（约2cm）、螺母与螺杆、即时贴（红色）。
四、制作方法
（1）将厚度约15mm的一块木板制成长为64cm，宽为50cm的矩形木板，刨平后涂上白漆，最后给木板装上一个底座使之竖直放置。
（2）在木板正中且距离上边缘10cm的A点固定一个铁钉，在A的正下方确定一点B，使AB间的距离恰是摆长的一半，在B点下方和右方各开一竖直和水平长槽，注意槽宽要与螺杆的直径匹配。
（3）用螺母将螺杆固定在槽内某一位置。
（4）用细线和小铁球制成一个单摆，并把它悬挂在钉子A上，取摆长L=30cm。
（5）在A点下方（3/5）L处，用红色即时贴做一条水平虚线。
五、使用方法
1.定性验证机械能守恒定律
把螺杆固定在竖直槽内的不同位置，在保持摆线伸直的条件下，让摆球从水平虚线处由静止释放，观察它能否摆到开始释放的高度。
2.研究圆周运动的临界条件
①把螺杆固定在竖直槽内的某一位置，将摆球由与钉等高的位置从静止释放（释放前保持摆线伸直），看摆球能否顺利通过圆周的最高点，完成圆周运动。调节螺杆的高度，重复实验。
②把螺杆固定在水平槽内的某一位置，将摆球由与钉等高的位置从静止释放（释放前保持摆线伸直），看摆球能否顺利通过圆周的最高点，完成圆周运动。调节螺杆的水平位置，重复实验。
六、实验结论
实验（1）：在误差允许范围内，摆球能摆到原来的高度。下摆过程中，势能转化为动能，上摆过程中，动能转化为势能，摆的初末态高度相等，势能相等，动能均为零，说明机械能守恒。
实验（2）：①竖直槽上存在一个临界位置，设为C，C点到A的距离为（3/5）L，螺杆在C点以上，小球不能完成圆周运动，螺杆在C点以下，小球可以完成圆周运动。②水平槽上存在一个临界位置，设为D，D点到B的距离为
螺杆在D点左侧，小球不能完成圆周运动，螺杆在D点右侧，小球可以完成圆周运动。
七、实验思考
螺杆在C点下方固定与螺杆在D点右方固定时，分别比较运动到圆周的最低点时绳子拉力的大小变化情况。