能量穿梭机

实验2.1 能量穿梭机

【演示目的】

演示力学中的能量转换、能量守恒、动量传递及动量守恒等原理。

【实验装置】

图2.1-1能量穿梭机演示仪

【演示原理】

能量守恒定律指出：自然界的一切物质都具有能量，能量既不能创造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变。

本装置有各种转轮、传送装置等，小球从高处滚下，由于重力势能的释放，转化为动能，使小球发生了一系列生动有趣的运动过程。演示装置上的电源开关，自动把小球移到最高处，然后小球从高处滚下即可进行演示。主要演示小球在电能、机械能、重力势能、动能的一系列转化过程中像穿梭机一样运动的过程。

用输送带将小球输送到展品的顶端之后，借助其势能沿着特制的轨道，小球不断地做着圆周运动、斜抛运动、惯性运动、螺旋运动、玫瑰线运动、模拟天体运动、随机运动和弹性碰撞之后，最后回到出发点，正如图2.1-1所显示的。由于每个小球的质量大小不一样，导致小球们通过输送带到达顶端过后，每个小球的运动路线不一样，小球们或急冲直下，或缓缓平滚，或盘旋而下，或逆势上扬，或跳跃前行，以多种姿态在运动轨迹中完成多种声、光、电的节目，在运动中完成能量转换及动量传递。 当小球在螺旋运动之后的一段水平轨道上运行时，还会触动感应开关，给您意外的惊喜。这是一项科学性与娱乐性都极强的展品。如果你仔细地观察和思考，会领悟出许多道理。

【实验操作及演示现象】

1.将依次放置在传送带下端的入口处，按下启动开关，即可观察小球做各种运动；

2.观察小球运动的随机性，因为某种偶然因素，会带来小球运动的多样性；

3.传送带运动一定时间后，会自动停止工作，若想再次观察小球们做各种运动，需要重启启动开关。

【注意事项】

1.为了保证实验的稳定性，必须检查模型上各个支架是否稳固地固定在底盘上，若发现有松动现象应设法紧固。（插紧支架或旋紧螺栓）

2.定期检查轨道上的油漆是否有脱落，若发现有应及时修补，以免影响实验效果。

3.球长期不用时，应擦净表面后，放入密封的塑料袋或容器中，以防止球表面污垢而影响使用。小球轻拿轻放，防止摔到地上破损。

【思考题】

1.在弹性碰撞中，有哪些量保持不变。

2.如果让小球不用通过传送带，而是手动放在运动轨道上的某处，小球是否能按照接下来的轨道正常运动？