力学

M-E1:滚动轨道

单位

功和动能

目的

举例说明功-动能定理

设备

  1. 在一个支架上弯曲的轨道
  2. 有几个球要滚

建议

  1. Release balls from one end and catch them when they come momentarily to rest upon return; note the initial and the final positions.
  2. 讨论了轨道端点高度及其形状在应用W=DK定理中的作用.
  3. 讨论在摩擦方面的初始和最终休息位置的区别, 比较几个球的滚动摩擦力.

讨论

  1. 放球
  2. 在途球
  3. 球到达了另一端

M-E2a: Loop-the-Loop(大型)

单位

机械能. 轧制动能

目的

举例说明功-动能定理

设备

  1. 一个支架上的环形轨道(有两个), larger is better; in both cases balls with good traction must be chosen so as to avoid sliding friction)
  2. 有几个球要滚

建议

  1. 从较低的位置释放一个球在环的较长一侧, 注意，它不能完成运行.
  2. 从较长一侧的顶部附近放一个球，注意它很容易跑起来. 
  3. 询问最小释放高度是多少. 试一试.
  4. 尝试从h=2开始下降.5R (R=环路半径)
  5. 尝试从h=2开始下降.7R，然后稍微高于这个高度来补偿滚动摩擦.

讨论

仅根据球的平移KE预测h min得到h=2.5R, independent of mass and r, the radius of the ball (assuming r<

  1. 测量环形的直径2r(用两个球，从中心到中心)
  2. 在h=2r处找到释放点
  3. 球没能完成循环
  4. 在h=2处找到释放点.7r+d, d大约. 3cm来补偿滚动摩擦
  5. 球在循环的顶端，在它的方式完成运行

M-E2b:循环-循环(小型)

单位

机械能. 轧制动能.

目的

举例说明功-动能定理.

设备

  1. 在支架上的环形轨道
  2. 小橙色(超级)球

建议

  1. 从较低的位置释放一个球在环的较长一侧, 注意，它不能完成运行.
  2. 从较长一侧的顶部附近放一个球，注意它很容易跑起来.
  3. 问最小下落高度是多少. 试一试.
  4. 尝试从h=2开始下降.5R (R=环路半径)
  5. 尝试从h=2开始下降.7R，然后稍微高于这个高度来补偿滚动摩擦.

讨论

  1. 放球
  2. 球滚下来
  3. 球在循环的顶端，它的方式竞争的运行

M-E3:双球

单位

机械能，碰撞

目的

将两个表面上“相似”的事件之间的差异置于清晰的焦点, 一种是机械能(几乎)守恒的，另一种则不然.

设备

两个看起来一模一样的小黑球，一个“快乐”，另一个“悲伤”。

建议

  1. 把“快乐”球放在桌面上
  2. 把“悲伤”球放在桌上
  3. 问学生这两次碰撞有什么不同. 第二种情况下机械能去哪了?

讨论

两个球在外观上的唯一区别是一个比另一个更亮

  1. 两个球从相同的高度被释放
  2. 碰撞后，“快乐”的球在上升，而“悲伤”的球留在桌子上.
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