中學(xué)物理教學(xué)全書-實(shí)驗(yàn)篇

中學(xué)物理教學(xué)全書ー實(shí)驗(yàn)篇固體的壓強(qiáng)（1）如圖1所小,泡沫塊穿過插在底板上的導(dǎo)桿。利用T形塊可以改變受カ面積,換用不同重物以模擬壓カ變化。從泡沫塊形變程度可.演示壓カ產(chǎn)生效果（壓強(qiáng)）跟受力面積和壓カ的關(guān)系。（2）如圖2所示,取廢食品罐,把開口處剪成利口。把罐放在沙箱的沙面±,壓ー塊、兩塊磚（或其他重物）于罐上,觀察罐底向下和向上放時下陷的程度,以演示壓カ產(chǎn)生的效果。演示時可準(zhǔn)備兩只相同的罐,并在罐側(cè)面貼帶有刻度的紙條以作對比。圖2圖3（3）如圖3所示,取兩枚圖釘,將其中一枚釘尖磨鈍。用兩用測カ計測壓力,先后把兩枚圖釘壓入肥皂塊,肥皂塊所承受的壓強(qiáng)是一定的,由實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)壓カ相同時,受力面積小的尖頭圖釘比受力面積大的鈍頭圖釘產(chǎn)生的壓強(qiáng)大;若要產(chǎn)生相同的壓強(qiáng),就需要在接觸面積大的鈍頭圖釘上施加較大的壓カ。兩用測カ計結(jié)構(gòu)如圖3所示，這種測カ計不但可拉、壓兩用,而且還有“記憶’‘功能。自制時,取ー根木棒作秤桿,棒的一端開有狹縫,縫內(nèi)插入一片厚度適當(dāng)?shù)募埰?棒上套有彈簧,把裝有彈簧的圓棒插入圓管固定,將所受不同重力的祛碼掛在秤鉤上,在木棒上標(biāo)上與硅碼所受重力相應(yīng)的刻度。用カ拉測カ計棒上的秤鉤或用カ壓測カ計棒的另ー個端面時，都可使彈簧伸長,在彈簧伸長的同時,紙片便在槽內(nèi)移動。撤走外力,彈簧就恢復(fù)原狀,而紙片因摩擦而停留在原處,這樣就可記錄測カ計達(dá)到的最大示數(shù)。液體的壓強(qiáng)（1）液體對壓強(qiáng)的傳遞

①圖1所示為帕斯卡定律演示器。用注射器增加密閉的廣口瓶里液體的壓強(qiáng),微小壓強(qiáng)計能顯示所加壓強(qiáng)的大小,從瓶內(nèi)3根玻璃管液面高度始終相同,說明密閉液體的各個方向傳遞的壓強(qiáng)跟加在上面的壓強(qiáng)相同。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)保證瓶塞、玻璃管和橡皮管等連接處封閉良好,并使微小壓強(qiáng)計兩液面相平。用扁平容器(圖1(b))替代傳統(tǒng)廣ロ瓶可提高演示效果,扁平容器可.截取有機(jī)玻璃膠合而成。金屬球圖2②圖2所示為帕斯卡球。演示時將活塞推至金屬球處,旋去金屬球,提起活塞，讓筒的下部吸滿水，再把金屬球旋上。使球體朝上,推動活塞,水柱能向各個方向均勻噴射,說明’‘密閉液體能夠把它受到的壓強(qiáng)向各個方向傳遞“。若球體朝下演示,學(xué)生易誤解為由于重力而射出。帕斯卡球可自制。如圖3(a)所示,塑料瓶近底部的側(cè)壁上用針刺小孔,把注射器針頭插入瓶口軟木塞即成。圖3(b)所示裝置中,當(dāng)壓氣球向瓶內(nèi)打氣時,水連續(xù)不斷從球的小孔中射出。演示了液體對壓強(qiáng)的傳遞。

（2）液壓機(jī)模型①圖4所示是水壓機(jī)模型。底座上裝有唧筒和水柜,它們的底部有管相通,并分別裝有只能進(jìn)水的單向閥。演示時,按動手柄,唧筒內(nèi)活塞上、下移動,水ー邊從進(jìn)水管吸入唧筒,一邊被壓入水柜。待水柜充滿水后,繼續(xù)按動手柄，加在唧筒液面上的壓強(qiáng)通過水傳遞到大活塞,推動大活塞上移,舉起重物。圖5所示為用兩個直徑不等的注射器連通起來做成的液壓機(jī)演示器。為了克服因注射器出口內(nèi)徑太小,液體流動時阻力太大而影響演示效果,可.用鐵球（直徑約2cm）擊掉注射器底部（也可以磨掉）,用有機(jī)玻璃做ー個容器,把兩注射器的底連通起來,注射器和容器間可用環(huán)氧樹脂或玻璃膠封合粘結(jié)。為了減少摩擦,可在注射器內(nèi)壁涂上牙膏,來回推動活塞進(jìn)行研磨,使用時再抹上稀潤滑油（縫紉機(jī)油）。兩活塞頂端可.膠上托盤以承擔(dān)重物。（3）液體內(nèi)部壓強(qiáng)圖6①圖6所示是演示液體內(nèi)部壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置。蒙有橡皮膜的金屬盒可浸入液體內(nèi)任一深度，并在同一深度改變橡皮膜的方向。微小壓強(qiáng)計液面差能顯示液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小。演示時應(yīng)注意:金屬盒上橡皮膜務(wù)必繃緊,且要平整,和橡皮管連接處不漏氣。容器里所盛的液體溫度必須接近室溫,否則因金屬盒內(nèi)氣體受液體溫度影響而增大實(shí)驗(yàn)誤差。上述實(shí)驗(yàn)裝置可自制。U形管可用內(nèi)徑為3?4mm的玻璃管彎制（圖7）。用小金屬片將U形管固定在木支架上,支架面板上畫上刻度。金屬盒可用截去底的小塑料瓶代替。

圖7圖8②如圖8所示,在兩端開口的長玻璃筒下端蓋上圓片,將筒壓入水中,因受水的向上壓カ,圓片不下落。如在筒內(nèi)注水（可染色），開始時圓片并不落下;而當(dāng)筒內(nèi)水柱高度跟容器內(nèi)水面一致時,圓片才落下。由此表明液體壓強(qiáng)與深度有關(guān)而與液體體積無關(guān)。如改用酒精,當(dāng)筒內(nèi)酒精液面與水面相平時,圓片不落下;只有酒精液面高于水面一定高度時,圓片オ落下。由此表明液體壓強(qiáng)不僅與深度有關(guān),還與液體密度有關(guān)。③如圖9所示,在小塑料瓶的瓶壁上用薄刀片縱向切幾條刀口,瓶塞上插ー根玻璃管,管上連一根橡皮管，管的另一端接?漏斗。演示時先使漏斗ロ與瓶口平齊,并注滿水,瓶的切口處因塑料彈性并不漏水。逐漸提高漏斗位置,當(dāng)水柱高度超過某ー值時,刀口張開,水就噴射出來,模擬了著名的帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)。圖9大氣壓(1)大氣有質(zhì)量①用抽氣機(jī)抽出瓶內(nèi)的空氣,然后用夾子夾緊橡皮管,把瓶放在天平上,加祛碼使天平平衡。松開夾子,讓外面的空氣進(jìn)入瓶內(nèi)，天平就失去平衡。增加祛碼,天平恢復(fù)平衡，這增加的祛碼就等于瓶中空氣的質(zhì)量。因空氣是無色透明的,演示過程中瓶內(nèi)有無空氣,學(xué)生無法感受。如圖1(a)所示,在瓶內(nèi)放些紙屑,且噴入煙霧,抽氣時,能觀察到煙霧被抽去;當(dāng)空氣進(jìn)入時,紙屑飛起來,學(xué)生便清晰感到空氣的進(jìn)、出。這樣把瓶內(nèi)有、無空氣在學(xué)生腦中形成強(qiáng)烈對比。還可在管口裝上哨子,演示時學(xué)生不但看到空氣沖入時紙屑飛舞的情景,而且還可聽到空氣進(jìn)入時發(fā)出的哨聲。②如圖1(b)所示，噴霧空罐側(cè)面焊ー個自行車氣門芯。演示時往罐內(nèi)打氣,比較充氣前、后罐的質(zhì)量,可演示空氣有質(zhì)量。一般容積為100ml空罐,用自行車打氣筒打10余次,質(zhì)量可增加5?8克。(2)證明大氣壓存在的幾則演示①圖2(a)所示為馬德堡半球,它是ー對由鑄鐵制成的空心圓盤,其中一個圓盤帶有可啟閉的氣嘴。演示時,先把兩圓盤的對ロ處擦凈,并抹上?薄層油脂,隨后把兩圓盤合在

一起,要用カ壓?下并稍微轉(zhuǎn)動一下再抽氣。半球的對ロ處有污垢時,實(shí)驗(yàn)不易成功。用可揮發(fā)性液體(如汽油)把對口洗凈。拉半球時,不要扭轉(zhuǎn)用カ。如很容易拉開,大多是氣嘴和對口處漏氣。為了保證演示時安全,可用長約半米的繩子把兩個半球的把手連起來,以防半球脫開時發(fā)生意外。(a) (b)圖2如圖2(b)所示，三通管用有機(jī)玻璃制成,板面兩端的孔和板的ー側(cè)小孔相通，小孔內(nèi)插一根裝有閥門的塑料管,管端扎ー個小氣球，兩個塑料皮碗作半球。實(shí)驗(yàn)時把兩半球分別貼在板的兩平面上，半球的中心對準(zhǔn)板上的孔。打開閥rj,用手輕壓半球,氣球鼓了起來,“顯示‘‘半球內(nèi)空氣的去路:閉合閥門后用カ拉半球,很難使球與有機(jī)玻璃分開,顯示了大氣壓的作用。打開閥門,氣球變癟,“顯示’‘空氣又進(jìn)入半球，半球落下。這樣把半球內(nèi)空氣的來龍去脈形象地顯示出來。圖3所示的幾種裝置可替代馬德堡半球進(jìn)行演示。圖3(a)是用注射器,演示時把活塞推到底端用手指壓緊注射口,在活塞上吊重物,重物不會掉下;圖3(b)是用兩只吸盤式的衣鉤，把它們的“吸盤”對齊,用カ壓緊,然后提起,在鉤下端掛重物,兩個衣鉤不會分開;圖3(c)是用裝有木柄的橡皮吸盤(廚房洗菜池用的吸水器),先將凳面(比較光滑)弄濕,把橡皮吸盤直立在凳面上，握住木柄往下壓,壓出吸盤內(nèi)的空氣，提起木柄,凳子被ー起提起。

②如圖4(a)所示,當(dāng)水杯側(cè)過來或倒置時紙片都不會落下,水不會流出,由此證明大氣壓的存在。如在杯子底部開個小孔(采用塑料杯加工比較方便)，演示時,先用手指堵住小孔,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前述相同,但當(dāng)放開堵住小孔的手指時,紙片隨即落下,進(jìn)一步證實(shí)大氣壓的存在。圖4(b)是在大口瓶內(nèi)做上述實(shí)驗(yàn),抽走瓶內(nèi)空氣,紙片會落下,從“反面”說明大氣壓的存在。③如圖5所示,取ー根直徑約1.5cm的長玻璃管,上端用塞子封閉,另找ー個直徑稍小于玻璃管的小瓶(以小瓶能在管內(nèi)自由移動為宜)。實(shí)驗(yàn)時先在管內(nèi)

灌滿水,將小瓶（瓶口朝下）插入玻璃管,管內(nèi)水徐徐流下,小瓶不但不落下,反而在大氣壓作用下漸漸上升,一直到管的頂部為止。為了證實(shí)小瓶確是因大氣壓的作用而上升的,可在玻璃管的木塞上開ー個小孔。開始實(shí)驗(yàn)時,用手指堵住小孔，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),小瓶徐徐上升;當(dāng)小瓶升到一定高度時,放開堵孔手指，小瓶立即落下,這時因長管上端也有空氣。（3）大氣壓的測定①托里拆利實(shí)驗(yàn)（圖6）是驗(yàn)證和測量大氣壓的?個重要實(shí)驗(yàn),由于實(shí)驗(yàn)中使用水銀量較多,要注意安全。往托里拆利管內(nèi)灌水銀時,可用?根長絲線穿ー枚大號縫衣針放入管底,小漏斗插入管口,然后一邊灌水銀（也可用注射器灌注）,ー邊提著線將針拉起來,這樣管內(nèi)的殘留空氣將被排凈（圖6（a））〇滴定管活栓圖3水銀注滿后,戴上乳膠指套,以右手食指抵住管口（因管內(nèi)水銀是灌滿的，此時會有一些水銀被排出,注意預(yù)先放好盛器）,左手反握管子的閉端附近,小心地將管子豎直倒立在已盛有適量水銀的水銀槽內(nèi),并使管口連同食指?齊浸沒在水銀里（圖6（b））〇在水銀面下放開右手的食指，可觀察到管內(nèi)水銀柱先是下降,然后穩(wěn)定在某一高度。用演示米尺的零刻度線對準(zhǔn)槽內(nèi)水銀面,測量管內(nèi)水銀柱的豎直高度h（約フ6cm）。當(dāng)玻璃管傾斜時,水銀柱的長度雖然增大,但它的豎直高度不變（圖6（c））。水銀蒸汽對人體非常有害,操作時切不可使水銀濺落在教室里?？煞旁诖蟮?/p>

搪瓷盤里做實(shí)驗(yàn),以盛接濺落的水銀。在實(shí)驗(yàn)時,一定要帶上乳膠手套(或指套)，不能用手指直接觸及水銀。若水銀已濺落在地而無法收集時,可撒些硫磺粉末并打開窗戶通風(fēng)。水銀的密度很大,管子又長達(dá)1m,故耍選擇管壁較厚的管。當(dāng)管內(nèi)灌滿水銀后,必須注意兩手握管的位置，嚴(yán)防管子折斷。圖5②圖7裝置可.方便地演示托里拆利實(shí)驗(yàn)，并可模擬大氣壓變化時水銀柱高度的變化。把長約1m、兩端開口的玻璃管,上端用橡皮管接ー帶有活栓的玻璃導(dǎo)管,下端插入厚壁玻璃瓶內(nèi)的水銀里。瓶塞上另插L形短玻璃管,通過此管可向瓶內(nèi)打氣加壓或抽氣減壓。演示時先打開玻璃管上的活栓,用打氣筒向瓶內(nèi)打氣,這時瓶內(nèi)水銀沿玻璃管上升,升到活栓ロ時停止打氣。要小心操作,以免水銀從管口噴出。關(guān)閉活栓,并拿掉打氣筒,這時管內(nèi)水銀面落下,并穩(wěn)定在ー定高度,用刻度尺量出瓶內(nèi)水銀面到管內(nèi)水銀面的高度,即為大氣壓的量值。向瓶內(nèi)打氣或抽氣,可模擬大氣壓變化。流體的壓強(qiáng)(1)流體的流速和壓強(qiáng)的關(guān)系①如圖1所示,向ー?張紙面上吹氣,紙將向吹氣一面飄起。向兩張紙面中間

吹氣,兩紙面相互靠攏。實(shí)驗(yàn)表明,氣流速度增大時壓強(qiáng)減小。圖1②如圖2所示，ー乒乓球放在玻璃漏斗內(nèi)的管口附近,從管口向漏斗吹氣，由于漏斗頸ロ流速增大，壓強(qiáng)減小,乒乓球被壓向漏斗,不會落下。③如圖3所示,瓶內(nèi)裝大半瓶水,用壓氣球（或氣筒）向瓶內(nèi)打氣（為了防止瓶內(nèi)壓カ增大而使瓶塞沖出,可用鐵絲扎緊瓶塞）,水即從尖口噴出。這時把ー個乒乓球輕投在噴出的水流上，小球幾乎停留在水流的上端翻動而不落下。實(shí)驗(yàn)說明,水流中間流速大壓強(qiáng)小,當(dāng)球偏離中心位置時,壓強(qiáng)差使球向中間靠攏并穩(wěn)定在水流上端。圖2圖3

圖4相互作用守恒量能埼動量角動量電荷Q電子輕子數(shù)Le子輕子數(shù)し重子數(shù)B同位旋i同位旋分hrIz奇異數(shù)S宇稱P電荷共親C時間反演T聯(lián)合變換CPT強(qiáng)7ヽqqqqヽぺqqqqqq電磁qqqqqqXqqqqqq弱qyqqqqqXXXXXXq如圖4所示,在高壓鍋內(nèi)放入1/4?1/3水,將水燒開直到蒸汽急速噴出時停止加熱,把ー個乒乓球輕投在噴出的蒸汽流上,小球在蒸汽流上端懸浮翻滾。

④如圖5所示,把兩個粗細(xì)不同的T形管,用橡皮塞連接,當(dāng)水從粗管向細(xì)管流動時,從豎管的水位,可顯示壓強(qiáng)的大小:粗管的流速小,壓強(qiáng)大;細(xì)管的流速大,壓強(qiáng)小。(2)演示噴霧器的主要構(gòu)造和它的工作原理如圖6所示,用カ向水平放置的尖嘴玻璃管吹氣,因尖口處流速增大而形成低壓區(qū),水被壓到豎直插在杯里的玻璃管管口,并被氣流沖散成霧狀。(3)水流抽水機(jī)如圖7所示,三通管上、下兩端的軟木塞均插有玻璃管,上端的玻璃管拉成尖嘴狀,下端的玻璃管成喇叭口,尖嘴正對喇叭口,兩管間形成的細(xì)窄部分正好位于抽氣管處。抽氣管通過橡皮管與微小壓強(qiáng)計相連。演示時,從上端管口灌水(接自來水或抬高的水桶),水即從尖口流入喇叭ロ,并從下面流出,壓強(qiáng)計出現(xiàn)壓強(qiáng)差，說明水經(jīng)過細(xì)窄部分時流速大大增加,壓強(qiáng)變小。(4)機(jī)翼升カ如圖8所示,用薄木片制作兩塊翼肋,并以吹塑紙作蒙皮做成機(jī)翼。在其重心的軸線上穿兩根直徑約0.15mm的漆包線,漆包線兩端固定在支架上。電風(fēng)扇位于機(jī)翼的前方,當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時,由于空氣流動,機(jī)翼獲得升カ。圖8浮力產(chǎn)生原因(1)如圖1(a)所示,容器隔成上、下兩層,隔板中間開有圓孔,另插長、短細(xì)玻璃管各ー根。演示時在隔板上放蠟塊,蠟塊蓋住隔層中間的圓孔,用手指堵住長管管口,同時緩緩地向容器內(nèi)注水，蠟塊被浸沒后仍不浮起，這是因?yàn)橄瀴K下端沒有水，沒受到向上的壓カ,不產(chǎn)生浮力(圖1(b))。堵住管口的手指放開后,容器上層的水通過短管進(jìn)入下層，當(dāng)水升到蠟塊下端面時,蠟塊即刻浮起(圖1(c))〇圖!(2)如圖2所示,將可樂瓶剪去ー截成一漏斗狀容器，讓ー個乒乓球把瓶ロ堵住。向瓶內(nèi)倒水,浸在水中的乒乓球雖然排開一定量的水,但并不浮起。用瓶蓋(可用手)將瓶口堵住,讓流出的水聚集在球的底部,這時球獲得產(chǎn)生浮力的條件,即向上浮起。阿基米德原理(1)圖1(a)所示為阿基米德原理演示器，它實(shí)質(zhì)上是ー個附有圓形小桶和圓柱體的專用測カ計(小桶的容積與圓柱體體積相同)。演示時將圓柱體浸入溢流杯中,直到浸沒。此時,水從溢流杯流入燒杯,測カ計彈簧縮短,圓形指標(biāo)上移,它與活動指標(biāo)之間形成差距(圖1(b)),該差距指示著圓柱體所受水的浮力大小。將燒杯中的水全部倒入小桶，小桶內(nèi)的水正好被灌滿,這表明被圓柱體排開的水的體積等于圓柱體的體積。同時測カ計的彈簧乂伸長到原來位置,圓形指標(biāo)又與活動指標(biāo)對齊(圖1(c))。表明圓柱體浸入水中所受浮力的大小等于它所排開水所受的重力。如果換用其他液體，如鹽水、酒精,可得相同結(jié)果。由此可以得出這樣ー個結(jié)論:浮力的大小等于所排開的液體所受的重力。這就是著名的阿基米徳原理。（2）取ー只小塑料袋,袋內(nèi)裝滿水,用細(xì)線把袋口扎緊（要求袋內(nèi)不留空氣）,再用彈簧秤將它吊起（圖2）,稱出它所受的重力。隨后將這袋水逐漸浸入水中，彈簧秤讀數(shù)逐漸變小。證明水袋受到水對它作用的浮力,方向向上,浮力的大小等于彈簧秤減小了的讀數(shù),而且浮力的大小還隨排開水的體積的增大而增加。當(dāng)水袋全部浸沒時,彈簧秤讀數(shù)恰好為零,說明浮力與排開的水所受的重カ相等。圖2（3）如圖3所示,杠桿?端掛有硬卡紙做的體積相同的杯狀圓桶和封閉的空心筒。演示時將空心紙筒放入ー較大容器內(nèi),調(diào)節(jié)重物在杠桿上的位置，使杠桿平衡。將已準(zhǔn)備的二氧化碳?xì)怏w注入容器,空心紙筒浮起，杠桿失去平衡。然后再把二氧化碳?xì)怏w注入上面的紙杯,注滿時，杠桿又恢復(fù)平衡。演示說明,阿基米德原理不僅適用液體,也完全適用氣體。圖3因?yàn)槎趸細(xì)怏w密度和空氣密度相差不多,所以紙筒的體積要大些（如直徑10cm、高10cm）,實(shí)驗(yàn)效果オ比較明顯。為了檢驗(yàn)二氧化碳是否已充滿容器或紙杯,可用點(diǎn)燃的蚊香放在容器或紙杯的邊沿,若蚊香熄滅,說明已充滿二氧化碳?xì)怏w。二氧化碳可用下述簡單方法制取:在杯內(nèi)放入小蘇打（NaHCCh）和醋（含有乙酸CH3coOH成分）即可。注意,在傾倒杯中二氧化碳?xì)怏w時,不要將杯內(nèi)液體倒出。為了實(shí)驗(yàn)需要,可多制兒杯。浮沉條件（1）如圖1所示,把雞蛋放在鹽水中,使蛋有一小部分浮在水面,將清水慢慢注入盛有鹽水的筒內(nèi)，并用棒輕輕攪拌,雞蛋會逐漸下沉、懸浮、沉到底部。上述現(xiàn)象是注入清水,鹽水密度逐漸變小而致。演示所用的雞蛋應(yīng)選用新鮮的，因變質(zhì)的雞蛋的密度可能小于1,即使在清水中也不會下沉。鹽水的濃度要根據(jù)雞蛋的新鮮程度而定，應(yīng)使雞蛋放入鹽水中,只有很小一部分露出水面,否則注入清水后不易下沉。雞蛋也可用蠟制小球（內(nèi)含?小重物）替代,調(diào)節(jié)重物大小,使其密度略大于1即可。這樣制成的蠟球比雞蛋易于保存。（2）如圖2所示,把牙膏管的尾端剪掉，管口用蓋子旋緊，張開尾部將牙膏管擴(kuò)張成空筒狀。將牙膏管放入水中,它浮在水面上;將它稍為捏癟ー些，它沉入水中的部分就多一些;再捏癟?些,再下沉ー些;捏到ー定程度,它就沉入水底。(3)潛水艇模型如圖3所示,取ー塑料瓶,將其底部切開,瓶內(nèi)粘放適量橡皮泥,配重后當(dāng)作船底。瓶塞插兩根皮管,短管瓶內(nèi)一端用膠固定在船的底部,瓶外一端用膠水紙固定在瓶底部，作進(jìn)(排)水管。長管瓶內(nèi)一端用膠固定在船的頂部，另?端作氣口。最后將瓶的截口和底的截ロ放在加熱的鐵板上,使兩截口熔化,立即將兩截口對齊緊壓封閉。另取ー塑料小瓶,剪成合適的形狀加熱后壓到瓶的上部,這樣,整個裝置像潛水艇的形狀。實(shí)驗(yàn)前先在模型內(nèi)滴幾滴酚醜溶液,往水槽中加少量的堿溶液。將模型放進(jìn)槽內(nèi)水中，對氣口抽氣,水進(jìn)入模型內(nèi)，進(jìn)入的水馬上變紅色,模型漸漸浸入水里;停止抽氣,模型可以停留在水下的任意位置。由此演示了潛艇在水下的停留和下沉狀況。再從氣口打氣,模型內(nèi)紅色的水逐漸從下面管被壓出，模型漸漸上浮直至全部浮出水面,演示了潛艇的上浮狀況。(4)浮沉子如圖4(a)所示,瓶子里裝大半瓶水,另在ー個一端封閉的小玻璃管里裝進(jìn)適量的水,用手指按住管口倒放入瓶內(nèi)水中,然后松手,小玻璃管剛能浮出水面，用橡皮膜將瓶口繃緊扎牢。用手指壓橡皮膜,小玻璃管下沉一點(diǎn);松開手指,小玻璃管上??；壓カ適度，小玻璃管可懸浮在水中。為著清管內(nèi)水面升降情況,可在小玻璃管內(nèi)水面處放一顆有色的蠟制小圓球作水面指示。為使浮沉子比較靈敏,小玻璃管倒置在水中時,管底應(yīng)剛好和筒內(nèi)水面相平。小玻璃管浮在水面時,它所受到的浮力等于管浸入水里的部分所排開的水的重力與管內(nèi)氣體所排開水的重力之和。手指壓橡皮膜，瓶內(nèi)氣體被壓縮，水面上壓縮空氣加到密閉液體上的壓強(qiáng)由水傳遞,將水壓入玻璃管內(nèi),管內(nèi)的氣體被壓縮,體積變小,因而管內(nèi)空氣所排開水的體積變小,管所受的浮力變小,當(dāng)浮力小于玻璃管所受的重力時，玻璃管就下沉一點(diǎn)。放松手指,加到密閉水面上的壓強(qiáng)減小,管內(nèi)的壓縮空氣將管里的水壓出一點(diǎn),管內(nèi)氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，因而它所排開的水量增大，管所受浮力也增大,浮力大于玻璃管受到的重力,玻璃管就上浮一點(diǎn)。如圖4(b)所示，將插有玻璃管的瓶塞代替橡皮膜，再在玻璃管上接ー根長膠皮管,管內(nèi)充滿水。若將管口升高或下降,浮沉子會下沉或上浮。置管口于適當(dāng)高度,浮沉子可懸浮在某ー位置。如圖4(c)所示,利用I日牛頓管代替玻璃瓶,用注射器改變液面氣體壓強(qiáng),以此控制“浮沉子”的沉浮。簡單機(jī)械(1)杠桿圖1所示為自制演示杠桿。桿長取1m,桿上涂有紅、白相間的有色線段作為刻度。為了演示作用カ方向和杠桿成角度,可用輕質(zhì)吹塑紙做量角器,用橡皮泥固定在杠桿上任一位置。

實(shí)驗(yàn)時可邊講邊演示,且在講解演示過程中,在杠桿上安插標(biāo)有0、A、B等符號的輕質(zhì)小紙旗,在鉤碼下懸掛標(biāo)有B、F2等符號的小紙旗。這樣比較形象直觀,有助于學(xué)生對支點(diǎn)、カ、力的作用點(diǎn)和力臂等概念的理解。演示時動カ和阻力可.根據(jù)教學(xué)要求任意設(shè)定,各類杠桿的省力、費(fèi)力演示方案可自行設(shè)計選擇。(2)圖2所示為杠桿原理多用輪，它不僅能演示杠桿、滑輪、輪軸等簡單機(jī)械的各自特點(diǎn),還能反映它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。多用輪由杠桿、軸、輪(直徑約20cm)和框等組成,通過不同組合可作下列演示。①杠桿原理演示:圖2

把多用輪按圖2(a)組合,改變カ與力臂,可演示各類杠桿作用。②定滑輪原理演示:把多用輪按圖2(b)組合,使杠桿在水平位置,可以明顯顯示定滑輪是ー個等臂杠桿。滑輪轉(zhuǎn)動時,任何時刻總可以認(rèn)為滑輪的一條水平直徑起到杠桿的作用,據(jù)此可以說明定滑輪是等臂杠桿的變形。③動滑輪原理的演示:把多用輪按圖2(c)組合,使杠桿在水平位置,可以演示動滑輪是ー個不等臂杠桿,據(jù)此可以說明動滑輪能省一半カ。④輪軸原理的演示:把多用輪按圖2(d)組合,使杠桿在水平位置,可以演示由輪和軸組成的輪軸也是ー種不等臂杠桿的變形。在軸上再套上圓環(huán)，增大軸半徑,可演示不同輪半徑和軸半徑時的省力情況。物體的形變(1)玻璃瓶的形變?nèi)鐖D1所示,在橢圓形的大墨水瓶瓶塞中插ー根內(nèi)徑約1?1.5mm毛細(xì)管,瓶內(nèi)裝滿染色水,管后襯白色紙屏。演示時,在瓶的截面短軸方向(圖1(a)所示方向)施加壓カ,水柱上升，說明瓶體微小形變使容積減小;撤去壓カ,水柱下降到原位。在瓶的長軸方向(圖1(b)所示方向)施加壓カ，水柱下降,說明瓶的容積變大;撤去壓カ,水柱升到原處。演示長軸方向施力時水柱下降,可糾正學(xué)生錯誤認(rèn)為這是瓶內(nèi)水柱受熱膨脹所致。玻璃管的長短、內(nèi)徑的大小要經(jīng)實(shí)驗(yàn)選擇,以液柱變化明顯為宜。(2)桌面的形變圖2如圖2所示,用激光束照在桌面平面鏡上,經(jīng)兩次反射后照在墻上。演示時,用カ壓桌面,墻上的光點(diǎn)會發(fā)生明顯偏移,說明桌面受外力而產(chǎn)生形變。若無激光器可用幻燈代替,用?塊開有狹縫的黑紙片插在透鏡前,利用墻上的狹光帶偏移演示桌面的形變。(3)鋼絲的形變?nèi)鐖D3所示,在長約1m的底板上，一端固定一個定滑輪,另一端裝?立柱。在靠近滑輪?端處有一個帶有小輪并可繞垂直軸轉(zhuǎn)動的小平面鏡。把鋼絲的一端固定在立柱上,另一端在小輪上環(huán)繞一周后跨過滑輪掛上重物。在平面鏡前置一激光器(也可用幻燈或手電筒作光源,但需將小平面鏡用墨紙掩住,只留一條垂直狹縫作反射用）,讓光線射向平面鏡并反射投影至屏上或墻上。這樣,鋼絲受カ伸長,帶動平面鏡轉(zhuǎn)動,反射光線在屏上就有一較大位移。（4）扭轉(zhuǎn)形變模擬演示器如圖4所示,在一-根橡皮管上,固定若干個圓形泡沫塑料片,用以模擬金屬絲上橫截面，圓形片上畫上表示半徑的直線。橡皮管的末端塞上一段小木柱。ー根橫桿穿過橡皮管末端作扭轉(zhuǎn)用。橡皮管的上端用木塞裝在固定夾上,夾上還裝有一根豎直指針。演示時,用カ扭橫桿,橡皮管發(fā)生扭轉(zhuǎn),圓形片轉(zhuǎn)過一定的角度,角度的大小可由圓形片上的半徑線與豎直指針間的夾角?？闯?。撤去外力,橡皮管恢復(fù)原狀。摩擦（1）圖1所示為顯示摩擦カ方向和大小的演示器。在長方形木塊上,各裝?塊長方形薄板作為木塊的模擬接觸層,薄板通過短橡皮筋與木塊連在ー起。要求木塊和薄板間摩擦カ很小（這可以通過它們之間的小輪或貼上摩擦力很小的聚四氟乙烯薄片等方法達(dá)到）。為了增大接觸面的摩擦,上薄板的頂面和下薄板的底部都貼上表面粗糙的砂布。上、下層側(cè)面各裝一枚指針,木塊上標(biāo)有刻度,以指示上、下層滑動的方向和大小。

利用上述裝置,可作多種演示,舉例如下:①如圖1(a)所示,把摩擦塊放在桌面上,用測カ計鉤住摩擦塊一端小鉤。在未施カ時,接觸層上指針不動,當(dāng)向右施力而木塊發(fā)生滑動時,從指針指示說明木塊受到桌面對它的靜摩擦カ和施カ方向相反;隨著測カ計拉力加大，指針偏移增加,說明靜摩擦カ隨拉力的增大而增加。②如圖1(b)所示,把A、B兩塊摩擦塊重疊在ー起,放在桌面上,當(dāng)向右拉A時，從指針指示說明桌面對A的靜摩擦カ方向向左;A、B之間的接觸層存在摩擦カ。如果向右拉B(圖1(c)),從指針指示可分析各木塊所受摩擦カ的方向。圖1 ⑷③如圖1(d)所示,把摩擦塊放在斜面上,從指針指示可知斜面對它的靜摩擦カ方向?yàn)檠匦泵嫦蛏稀．?dāng)斜面角度增加時，從指針指示可知靜摩擦カ隨著增加。如圖2所示,用長毛板刷的毛面模擬接觸層,從毛的形變情況可判斷摩擦カ的方向,若效果不明顯,可在刷上放?重物。

(2)圖3所示為?種摩擦カ描繪器,底座上有軌道,裝有兩用測カ計的木塊可在軌道上滑動,秤鉤處裝ー筆架。筆用固定在筆架上的細(xì)橡筋卡住。細(xì)繩系住秤鉤繞過上、下兩滑輪。當(dāng)用カ拉繩，屏上描繪出一條如圖所示的曲線。曲線的豎線部分表示靜摩擦力隨外力的增加而增大，曲線的最高點(diǎn)即為最大靜摩擦カ,曲線的水平部分即為滑動摩擦カ。從圖線可清楚看出靜摩擦カ、最大靜摩擦力和滑動摩擦カ間的關(guān)系。若在木塊上放不同的重物，在底座的軌道上鋪粗糙程度不同的材料，還可.描繪出不同壓カ、不同摩擦系數(shù)下的摩擦曲線。(3)滾動摩擦和滑動摩擦比較①圖4所示為一木圓柱體滾子，其軸心處裝有鐵絲鉤環(huán),圓柱體ー個端面上鉆有小孔。演示滑動摩擦?xí)r，把銷子插進(jìn)圓柱體小孔內(nèi),然后用測力計拉著鉤環(huán)使圓柱體在桌面上作勻速運(yùn)動,此時測カ計的示數(shù)即為滑動摩擦カ。拔出銷子，仍用測カ計拉滾子作勻速運(yùn)動,此時測カ計的示數(shù)便是滾動摩擦カ。演示說明,滾動摩擦カ比滑動摩擦カ小得多。圖5②如圖5所示,選擇直徑5cm的大滑輪,滑輪可繞軸轉(zhuǎn)動,但用螺母鎖緊時滑輪可止動。演示時,細(xì)繩一端掛祛碼,另一端跨過滑輪后接測カ計。先放松滑輪,用測カ計勻速拉祛碼,滑輪隨著轉(zhuǎn)動,這時測カ計示數(shù)和祛碼的重力基本相同。然后鎖緊滑輪,勻速拉動測カ計時,測カ計示數(shù)比硅碼的重力大,從而說明滾動摩擦カ比滑動摩擦カ小得多。カ的合成和分解(1)カ的合成——平行四邊形法則①圖1所示的磁性カ盤,可.用來驗(yàn)證平行四邊形法則。板上的滑輪"J?利用磁性定位在鐵皮黑板上。磁定位滑輪由磁環(huán)、軟鐵蓋板、鋁質(zhì)滑輪和固定螺絲組成。演示時按要求在板上把滑輪和橡皮條定位,先用兩組鉤碼B、F2把橡皮條下端拉仰到A處,再用ー組鉤碼F也使橡皮條拉伸到A處,兩次實(shí)驗(yàn)橡皮條有同樣的伸長,顯示了合力和兩個分力是等效的。再用粉筆在板上作力的圖示,可以看出F是以B與F2為鄰邊的平行四邊形對角線。改變分力大小和夾角,可得到同樣結(jié)論,從而歸納出平行四邊形法則。本裝置也可演示合力大小與分力間夾角的關(guān)系。以鉤碼代替測カ計,可提高課堂演示的直觀性。如果合力湊不成整數(shù),也可改用可見度大、標(biāo)度清晰的演示測カ計。②圖2所示模型可演示合力隨兩分力間夾角改變而改變,以加深對平行四邊形法則的認(rèn)識。用木條制成平行四邊形,C、D兩點(diǎn)用鉀釘鉀住作轉(zhuǎn)軸,B點(diǎn)用?蝶形螺絲夾住,A點(diǎn)處用5mm的空心飾釘鉀住。旋緊蝶形螺絲,就可固定平行四邊形的形狀。圖2

把?根比AD間距離稍長的松緊帶,一端固定在C端,另?端穿過鉀孔后固定在D點(diǎn),AB和AD邊上畫兩個帶箭頭的線段表示兩分力,松緊帶AC就可作為這兩個分力的合力。在C端畫上一箭頭,以代表合力方向。BC與DC邊可用顏料畫上虛線,以顯示完整的平行四邊形。調(diào)節(jié)蝶形螺絲,改變AB、AD間的夾角,可看到合力的大小變化的情況,并可粗略地顯示出它們間的數(shù)量關(guān)系。由于合力由松緊帶顯示,當(dāng)合力較小時(如AB、AD邊反向),其多余部分可通過A孔收縮在AD背后。圖示尺寸供自制時參考。(2)三角形支架的受力分解如圖3所示,支架做成插入式,插口用鐵皮制成,豎桿上開有兩個缺口,兩根桿分別和缺口上的橡皮膜固定,缺口處貼上透明有機(jī)玻璃。支架受カ后,從橡皮膜的形變可顯示出桿的受力情況。演示時可如圖3(a)所示把支架固定,在〇點(diǎn)掛上鉤碼,這時N處的橡皮膜被拉伸,M處的橡皮膜被壓縮。橫桿和斜桿的受力明顯可見,即硅碼對支架產(chǎn)生了兩個效果:沿NO方向拉橫桿(力,沿OM方向壓斜桿(力F2)。也可如圖3(b)所示把木條插入插口,這時在〇點(diǎn)掛上祛碼后,橡皮膜顯示橫桿受壓カ,斜桿受拉カ。如圖3(c)所示把演示器底座豎直放置，可模擬演示電線桿等裝置的受力情況。

圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置可用直徑2?3mm的鐵絲做成。〇、M、N三個端點(diǎn)彎成小圈,在M、N兩個小圈內(nèi)分別穿?根橡皮圈,將橡皮圈對折后套進(jìn)支架直桿里。在。點(diǎn)掛上適量鉤碼后,橡皮圈發(fā)生形變,從而形象地顯示物體的受力情況,并可進(jìn)行力的分解。如圖5所示,一適當(dāng)粗細(xì)的鋁管或竹管套在水平軸上,管內(nèi)放一段彈簧,將橫桿AB插進(jìn)管內(nèi)抵著彈簧,并在桿上作好刻度。繩子BC的中間連一段彈簧。將鉤碼掛在橫桿B端,管內(nèi)的彈簧被壓縮,橫桿上的刻度減小,BC上彈簧被拉長。同前面一樣可進(jìn)行力的分解演示。圖6裝置也可供自制時參考。(3)重力在斜面上的分解①如圖7所示,在豎直板上裝有傾角可變的斜面,滑輪A和滑輪B分別可沿垂直槽上下移動和水平槽左右移動,并可固定在槽內(nèi)的任一位置(旋緊板后螺絲)。小車的車頂和車后分別裝上掛鉤，以便用繩拉住,且使正交的兩根細(xì)繩恰

好穿過車子的重心。作為重物的桶內(nèi)裝入適量的鐵砂。演示步驟如下:如圖7(a)所示,調(diào)節(jié)斜面為某ー傾角,并調(diào)節(jié)滑輪B在槽內(nèi)的位置,使細(xì)繩沿著斜面方向;增減桶內(nèi)的鐵砂,使小車靜止在斜面上。此時,桶和鐵砂所受的重力恰好等于小車所受重力沿斜面方向的分力Fi。調(diào)節(jié)滑輪A在槽內(nèi)的位置,使懸掛小車細(xì)繩垂直于斜面;增減桶內(nèi)鐵砂,使小車不依靠斜面的支承仍靜止在原來的位置上。此時,桶和鐵砂所受的重力恰好等于小車所受重力垂直斜面方向的ー個分力F2。這時移去斜面,小車仍留在原位靜止不動(圖7(b))。演示說明,斜面上物體所受的重力可分解為沿斜面方向和垂直斜面方向的兩個分力。其大小分別等于桶與桶內(nèi)鐵砂所受的重力沿斜面或垂直斜面方向的拉カ的大小,其方向就是這兩個拉力的反方向。用量角器測出斜面的傾角,可加以驗(yàn)證。圖8(b)②如圖8（a）所示,在傾角可以改變的斜面上鋪放兩塊軟泡沫塑料（可用厚約5mm的泡沫塑料多層疊放）,在泡沫塑料面上墊上光滑的薄板。演示時放上足夠重的圓柱體,兩塊泡沫塑料都發(fā)生形變,從形變的大小可間接反映圓柱體在斜面上所受重力的兩個分力的大小。如果把原來垂直于斜面的泡沫塑料改為在豎直方向固定,仍放上圓柱體,這時可看到如圖8（b）所示的現(xiàn)象:豎直擋板對圓柱體的彈カ變?yōu)樗椒较虻腘i,斜面對圓柱體的彈カ為N2。顯然此時重力的兩個分力與圖（a）所示情況是不同的。這樣可使學(xué)生認(rèn)識到斜面上的物體所受重力的分解并非一成不變,而應(yīng)根據(jù)具體情況而定。為使演示清晰,兩塊泡沫塑料的邊緣可涂上鮮明的顏色,并畫上規(guī)則的小方格,圓柱體可用裝滿砂子的圓罐代替。カ的平衡（1）共點(diǎn)力作用下物體的平衡①如圖1所示,木板兩端裝有滑輪A和滑輪B,其中B可升高。演示時,先使兩滑輪等高,小車在等量鉤碼作用下保持平衡。改變其中?個鉤碼所受的重カ或把滑輪B升高,平衡都會破壞。演示說明兩カ平衡條件是作用在同一物體上兩カ,大小相等,方向相反，作用在同一條直線上。

圖2②如圖2所示,將磁性滑輪在カ盤(鐵皮黑板)上定位,小圓環(huán)在三個力作用下平衡而保持靜止,在紙上標(biāo)出圓環(huán)中心位置,用カ的圖示法畫出三個カ,應(yīng)用平行四邊形法則可得此三カ合力為零。實(shí)驗(yàn)表明物體在三個共點(diǎn)力作用下的平衡條件是合力為零。ぶ歷計圖3③如圖3所示,三個測カ計附有磁性較強(qiáng)的磁鐵。這樣,測カ計就可在鐵皮カ盤上任一位置定位。演示時,讓小圓環(huán)在三個測カ計作用下處于平衡。根據(jù)測カ計示數(shù),用作圖法能很方便驗(yàn)證共點(diǎn)力的平衡條件。(2)力矩的作用如圖4(a)所示,用木條自制ー個單臂梁,梁上畫上相等的刻度,用硬紙片制成兩量角器,其中一個量角器固定在梁的轉(zhuǎn)軸上以指示梁的水平位置,另ー量角器可在梁上移動,以指示施カ方向。演示時按圖4(b)所示,梁一端懸掛鉤碼，用測カ計在A、B點(diǎn)先后使梁保持水平平衡。計算兩次カ矩,可看出它們

的力矩相等。說明相等的カ矩產(chǎn)生效果相同。測カ計仍在A點(diǎn)施カ,但改變角度,計算其力矩,仍然得到上述結(jié)論。(3)仃固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡(a) (b)圖4①仍用圖4(a)所示單臂梁，按圖5(a)所示保持鉤碼所受重力和懸點(diǎn)不變,測カ計拉カ始終垂直于梁，但使梁分別在與水平成不同夾角的位置上平衡。讀出各次測カ計的不同示值，測量出各次鉤碼的不同力臂，可看到每一平衡狀態(tài)下,兩個カ矩代數(shù)和總為零。如圖5(b)所示,保持鉤碼所受重力和懸點(diǎn)不變,改變梁的傾斜角,但測カ計始終水平拉梁使其平衡。讀出拉カ,測算出每次測カ計和鉤碼的力臂，仍可得到以上的結(jié)論。②圖6所示為演示力矩盤(圖盤要選用均勻板材.(如鋁板)制成,直徑約40cm),盤上鉆有分布均勻的小孔。支架上裝有可上下、左右移動并固定在任…位置的滑輪。演示前,根據(jù)教學(xué)要求,設(shè)計カ矩平衡方案,如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示。根據(jù)設(shè)計方案，在カ矩盤的相應(yīng)孔中插放香蕉插頭,懸掛祛

碼的細(xì)繩套在插頭上。調(diào)節(jié)滑輪位置,使力的作用線的方向滿足力矩平衡方程,此時カ矩盤處于平衡狀態(tài)。③圖7所示的カ矩盤用薄鐵皮（或鍍鋅鐵皮）制成。圓盤上部安放?把刻度明顯的尺,尺上掛一條可水平移動的重垂線,以便于測量カ臂。當(dāng)用兒塊質(zhì)量相同的磁鐵同時吸在盤上不同位置時，圓盤會自動調(diào)節(jié)達(dá)到平衡。用重垂線從刻度尺上讀出各カカ臂,通過計算可演示具有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件。物體平衡和穩(wěn)度（1）平衡的種類

①①①

(a) (b) (c)圖1①如圖1所示,圓環(huán)中央鐵絲上有一塊可上、下移動的重物。如圖(a)、(b)、(c)所示將重物固定在鐵絲的不同位置,可演示穩(wěn)定平衡、隨遇平衡和不穩(wěn)定平衡。②如圖2所示,細(xì)頸瓶內(nèi)裝滿水,把瓶如圖(a)、(b)、(c)所示放置,可演示三種平衡。圖2圖3(2)穩(wěn)度圖2圖3如圖3所示,瓶塞上插一根細(xì)竹簽,竹簽上粘ー團(tuán)橡皮泥,改變竹簽上橡皮泥位置,可.改變瓶的穩(wěn)度。實(shí)驗(yàn)中可發(fā)現(xiàn),重心愈高,穩(wěn)度愈差。如在瓶底部套?塊圓板,瓶底面積增加,再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),即使重心較高,也比較穩(wěn)定。演示了物體穩(wěn)度與重心位置及底面積的關(guān)系。勻速直線運(yùn)動（1）如圖1所示為?根長約1.2m的有槽軌道。軌道的支架可調(diào)整其傾斜度,指示鋼球位置的小旗可用夾子夾在軌道邊上。演示時先調(diào)節(jié)軌道,使起始端略高,以抵消鋼球滾動時的摩擦阻カ。用節(jié)拍器計時,輕推鋼球,使球有一個初速,用旗子標(biāo)出每個節(jié)拍時球在軌道上的位置。從測量結(jié)果可知:球在相等時間內(nèi)通過的位移相等。圖1（2）如圖2所示,一端封閉、長約L5m的玻璃管,固定在貼有薄鐵皮的長板ー側(cè),用紅色蠟做ー個長約3?4cm、直徑稍小于管徑的圓柱體,近底部處繞幾圈細(xì)鐵絲。蠟柱裝入管中后注滿清水,蠟柱能緩慢地在管中勻速上升。蠟柱與管子間隙大些,上浮的速度也大些。演示時,在管外用磁鐵吸住蠟柱,并置蠟柱在管內(nèi)底部位置。取掉磁鐵釋放蠟柱上浮?,利用節(jié)拍器計時,在每個節(jié)拍時記下蠟柱位置（可用小磁塊吸在管旁鐵皮上作標(biāo)記）。可以發(fā)現(xiàn),蠟柱在相等時間內(nèi)通過的位移相等。蠟柱剛釋放時作加速運(yùn)動,但隨著速度增加,水的阻力也增大,當(dāng)阻カ等于浮力和重力之差時,即勻速上升。為便于測量,也可在木板上標(biāo)好刻度,并事先調(diào)節(jié)節(jié)拍器的頻率,使蠟柱每通過?格的時間與節(jié)拍器合拍。管內(nèi)清水中加少量氫氧化鈉,可以預(yù)防日久蠟使水混濁。管子上端裝一光源,豎直向下照明,可增加演示清晰度。勻變速直線運(yùn)動（1）身變速直線運(yùn)動規(guī)律①應(yīng)用勻速直線運(yùn)動的有槽軌道,演示時把軌道調(diào)成適當(dāng)傾斜位置,調(diào)整節(jié)拍器達(dá)120次/分,即兩響間隔為0.5s。觀察球由靜止?jié)L下,節(jié)拍器每響一次球所在的位置,然后把旅子夾在各時刻的位置。可以看出,在相等時間內(nèi)，球通過的位移不相等,并且速度愈來愈快。測出球在時間ト、t2、t3內(nèi)的位移Si、S2、S3……,可得S]：S2：S3……=1：22：32……,可見小球在軌道上作勻變速運(yùn)動（圖1）〇ABC D圖1此演示也可這樣進(jìn)行:把球由起始點(diǎn)滾下，調(diào)節(jié)斜槽傾角，使球滾到下端時,節(jié)拍器剛好響4下（即〇,1,2,3,4）。然后把整個軌道分成16等分,并在1:4：9：16處作標(biāo)記。球滾下時可發(fā)現(xiàn)節(jié)拍器響時,球正好處于標(biāo)記處,使學(xué)生獲得S1：S2：S3……=1：22：32……的感性知識。電磁鐵(b)圖2②圖2（a）所示為J04227型斜槽軌道,A、B分別為啟動光電門和停止光電門。其配合J0202型簡式計時器,可完成多項(xiàng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。用斜槽軌道研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)示意圖如圖2（b）所示。調(diào)節(jié)軌道成傾斜狀態(tài)（軌道標(biāo)尺“0”位處比末端處高出約2cm）,電磁鐵固定在軌道平直部分,吸住鋼球時,球前緣應(yīng)正好在標(biāo)尺“0’‘位處。拆去啟動光電門A,把停止光電門B固定在軌道標(biāo)尺5cm處。計時器使用同步計時法（即在電磁鐵斷電釋放鋼球瞬間,計時器即開始計時,到鋼球經(jīng)過停止光電門時即終止計時）。釋放小球,測出球運(yùn)動5cm（si）的時間カ（重復(fù)測三次,取平均值）。把停止光電門依次移至標(biāo)尺20cm（S2）、45cm（s3）處,同樣測得平均值t2、t3。從數(shù)據(jù)分析可見,Si：s2：s3=5：20：45=1：4：9=1：22：32〇此實(shí)製禮軌遒峋澳角決定鋼球的加速度,官們冋的關(guān)系為a?人a（a為軌道傾角）,但arg.sina,而且aVg.sina。這是因?yàn)殇撉虺絼油膺€有轉(zhuǎn)動,因此調(diào)節(jié)傾角可改變加速度。如果演示vo/0的勻變速直線運(yùn)動時,可以在軌道弧形部分釋放鋼球,也可在平直軌道上釋放鋼球,但要在離開釋放點(diǎn)某ー距離オ開始計時,以給鋼球獲得初速度的時間。為了減少誤差，鋼球的加速度應(yīng)小些,以增加運(yùn)動時間,減小計時的相對誤差。(2)即時速度①圖3所示為用斜槽軌道測即時速度示意圖,調(diào)節(jié)軌道成傾斜狀態(tài),軌道標(biāo)尺“〇’‘位處比末端高出約2cm。電磁鐵固定在軌道彎曲處,其高度應(yīng)使鋼球吸住后,球下緣高出軌道的平直部分2?3cm為宜。把啟動光電門A固定在軌道水平標(biāo)尺10cm處,把停止光電門B固定在30cm處,兩光電門距離作為計時選用“光控”計時。接通計時器電源,電磁鐵吸住鋼球。把計時器置零后,電磁鐵開關(guān)撥向“放”,這時鋼球開始在軌道上加速運(yùn)動。記下計時器上示數(shù),即為鋼球通過ふs1所需時間△3重復(fù)三次,算出△カ的平均值,再算出平均速度。把停止光電門B分別移到和光電門A的距離為10cm、5cm、2cm、1cm處，重復(fù)上述步驟,分別求出它們的平均速度。由實(shí)驗(yàn)所得的各次平均速度可見,當(dāng)停止光電門B越靠近啟動光電門A時,鋼球在這段位移內(nèi)快慢程度改變得越小,也越接近A點(diǎn)的真實(shí)速度,即A點(diǎn)的即對速度。圖4

②用阿特武德機(jī)測即時速度的裝置如圖4所示。演示時,先使滑輪兩邊祛碼之差等于運(yùn)動中阻カ,這樣硅碼作勻速直線運(yùn)動。當(dāng)在較重?邊硅碼上加附加祛碼,祛碼下落時就作勻變速直線運(yùn)動。在祛碼下落途中,安一圓環(huán),使祛碼本身可.通過,而附加祛碼被截住,祛碼的運(yùn)動就在通過環(huán)的那瞬間由勻變速直線運(yùn)動變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動。用秒表測出由圓環(huán)到底座的距離へs和所需的時間△3即可測出硅碼通過圓環(huán)時的即時速度。上、下移動圓環(huán)位置,可以測出硅碼在不同位置（或時刻）的即時速度。也可在圓環(huán)下安置啟動光電門和停止光電門,從兩光電門的間距和祛碼通過兩光電門的時間,測出它通過圓環(huán)時的即時速度。圖5（3）空氣阻カ小時物體自由下落圖5所示是ー種“毛錢管”,又叫牛頓管。管內(nèi)裝有金屬片和羽毛。演示時,先、后讓管內(nèi)充滿空氣和抽出空氣（氣壓約達(dá)20mmHg）,觀察管內(nèi)物體在不同空氣密度時下落的速度。牛頓管演示時,學(xué)生注意力往往集中在急速翻轉(zhuǎn)的動作上，待觀察下落物體時，物體已落到管底,因此較難看清不同物體的下落情況。為了克服上述缺點(diǎn),可在羽毛上粘上小鐵屑,再和鐵片ー起裝入牛頓管,演示時先用磁鐵將羽毛和鐵皮吸到頂端,移開磁鐵，就可觀察不同物體同時下落的情況。演示時應(yīng)注意,因管的容積較大,若用手搖抽氣機(jī)抽氣，需要抽4?5分鐘才能使管內(nèi)氣壓降到20mmHg。連接抽氣機(jī)的橡皮管應(yīng)選擇管壁較厚的,不然抽氣時會把橡皮管壓扁。如果管中含有水氣會使羽毛沾濕,不能自由下落。如果管子完好,而抽氣達(dá)不到演示要求,這時就要檢查管口是否漏氣。檢查方法是先向管內(nèi)壓入少量空氣，然后關(guān)緊活栓,把管口部分浸入水里,有氣泡冒出處,即為漏氣地方,應(yīng)修復(fù)后再演示。

（4）自由落體運(yùn)動圖6所示為自由落體位移一時間圖線描繪器,落體上裝有筆架,當(dāng)其落下時可在轉(zhuǎn)鼓的紙上描繪圖線,帶動轉(zhuǎn)鼓的電動機(jī)用可變電阻調(diào)速。演示時，調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速（使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動一周所需時間和落體下落到底端時間相等）,當(dāng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速均勻后,放手讓落體下落。此時筆在紙上畫出一條曲線,取下紙,畫上位移（豎直）和時間（水平）坐標(biāo),將落體起始和終止的時間四等分，由每一等分作垂直時間軸的直線（圖中虛線）,直線和曲線交點(diǎn)所對應(yīng)的位移就是自由落體在某ー時間的位移。由測量可得此位移（h）和時間的平方（t2）成正可稱此位移和時冋的平方（ら）成正比,即、:月:％:……=t：：:埠: =1：4：9： , 各?聘時何內(nèi)發(fā)生的位移之比依次為1：3：5：……,由此可證實(shí)自由落體運(yùn)動是初速為零的勻變速直線運(yùn)動。（5）重力加速度的測定①圖7所示裝置是利用等時落下的水滴測重力加速度。演示時,調(diào)節(jié)滴液瓶閥門,傾聽水滴碰到盤子時的響聲,并注視閥門口的水滴,使?個水滴碰到盤子的瞬間其后一個水滴恰好從閥門處下落。計算兩水滴下落的時間間隔t（可測出50滴或100滴水落下的時間,算得其平均值）,測出水滴下落通過的距離h。根據(jù)公式h=l/2gt?,可得g=2h/t2。水滴了一定時間后,管中的壓強(qiáng)將減少,水滴的間隔就變化,可采用圖示的定壓滴液瓶。②圖8所示裝置可較精確測量重力加速度。電磁鐵吸住鋼球,啟動光電門A和停止光電門B置于小球的下端。計時器選用光控計時。演示時,切斷電磁鐵電源,球落下。此時計時器顯示的數(shù)字即為鋼球通過光電門A、B所需時間t,分別測出球到A的距離比和球到B的距離ル,由區(qū)=賓庖一匹）リP(guān)即可求露值.此實(shí)驗(yàn)可用現(xiàn)成的阿特武德機(jī)或?qū)⑿辈圮壍镭Q直裝置后使用。作用力和反作用カ（1）圖1所示裝置可顯示浮力和物體對液體的相互作用。兩圓盤測カ計A、B分別懸掛重物和放一盛水容器,把測カ計所掛重物部分或全部浸入水中,這時測カ計A的示數(shù)變小,測カ計B的示數(shù)增加。重物浸入水中后,測カ計示數(shù)變小是由于水對重物的浮力,托盤秤示數(shù)增加是由于重物對液體的作用カ。這是ー對作用カ和反作用カ,其大小相同,方向相反。圖1

(2)圖2所示裝置可顯示磁力的相互作用。兩個圓盤形測カ計的拉桿上,分別固定演示用的圓形電磁鐵和引鐵,電磁鐵與引鐵間的距離約5?8mm。演示時,先調(diào)整兩圓盤測カ計零點(diǎn)。接上電源,兩測カ計示數(shù)大小相同,方向相反。如把引鐵改為非鐵磁性物質(zhì),它們之間就沒有磁相互作用。若演示斥力,只需將引鐵換成相同的電磁鐵。(3)如圖3所示,兩人分別站立在兩磅秤上,豎直拉ー根繩子,這時兩秤示數(shù)發(fā)生變化,?磅秤上減少的示數(shù)和另ー磅秤上增加的示數(shù)值相同。改變?nèi)说睦Υ笮?兩秤增加示數(shù)和減少示數(shù)的數(shù)值總相等,可說明牛頓第三運(yùn)動定律相互作用カ的關(guān)系。(4)如圖4所示，兩測カ計分別固定在小車A、B上,它們的秤鉤互相連在?起。實(shí)驗(yàn)時牽引小車運(yùn)動,可以看到,盡管兩車上測カ計顯示忽大忽小,但兩測カ計示數(shù)總相等。顯示了運(yùn)動中物體的相互作用。當(dāng)小車作勻加速運(yùn)動時,由實(shí)驗(yàn)證實(shí)牛頓第三定律仍然成立。實(shí)驗(yàn)中要求拖車質(zhì)量較大。物體的慣性(1)如圖1所示,豎板上的木棒(長約30cm)可繞軸轉(zhuǎn)動。棒下端套?有孔小木柱。棒拉高后落下,碰到制動釘后即停止,而小木柱卻因慣性脫離棒繼續(xù)向前運(yùn)動(圖1(a))。仍在棒下端套ー小木柱，用錘擊棒端部,當(dāng)棒被擊出時,小木柱卻因要保持原來靜止?fàn)顟B(tài)而在原位落下(圖1(b))。(2)如圖2所示,導(dǎo)軌上小車圖2

由重物牽引突然運(yùn)動,車上滾子因慣性向后留在原處(圖2(a));在車上插上銷子(以防車子起動時滾子向后滾動),由重物牽引的小車因碰到擋板突然停止,車上滾子因慣性繼續(xù)朝前滾動(圖2(b))。(3)如圖3(a)所示,小車上裝有兩根水平導(dǎo)軌,導(dǎo)軌上有兩個質(zhì)量不同的圓柱體。圓柱體兩側(cè)套有“記憶”紙標(biāo)?！袄?、“推”小車,可演示兩圓柱體在起動、加速、停止時的慣性現(xiàn)象。從紙標(biāo)移動的位置大小，還可比較慣性大小和質(zhì)量的關(guān)系。圖3(b)所示的木板槽上置有兩節(jié)大小不同的干電池，演示時,從兩電池移動的位置同樣可以顯示物體的慣性和比較它們的大小。牛頓第二定律(1)圖1為牛頓第二定律演示器。運(yùn)動小車A、B采用懸掛形式,用細(xì)長的玻璃框架在上、下兩木條上作軌道。小車前端系有細(xì)線,以懸掛作為外力的鉤碼。小車后的拖線,可用文件夾夾住,放松或夾緊拖線,可對兩小車同時起動或制動。當(dāng)研究加速度和作用カ關(guān)系時,使兩小車質(zhì)量相同(200g),小車A的作用カ(掛20g鉤碼)為小車B的作用カ(掛10g鉤碼)的2倍,通過夾子使兩小車同時起動和制動,可測得小車A通過的距離是小車B的2倍。反復(fù)實(shí)驗(yàn)

多次可得相同結(jié)果。根據(jù)初速為零的勻變速直線運(yùn)動規(guī)律,在相等時間內(nèi)通過的距離和加速度成正比,即S|：S2=ai：a2,可得質(zhì)量相同時加速度和作用カ成正比。研究加速度和質(zhì)量關(guān)系時,使作用在兩小車上的外力相同（各掛20g鉤碼）,并使小車A質(zhì)量（400g）為小車B質(zhì)量（200g）的2倍,仍按上法使兩小車同時起動,同時停止。根據(jù)通過位移的比可知,作用カ相同時（因?yàn)殂^碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,可近似認(rèn)為在勻變速運(yùn)動中,兩小車所受拉カ相等）,加速度和質(zhì)量成反比。這種演示器,用兩個運(yùn)動物體在相等時間內(nèi)通過的位移作比較,可不經(jīng)過計算,直接由比較得出a、F和m的關(guān)系。這種方法，演示時間短,現(xiàn)象明顯，直觀性強(qiáng)。（2）利用阿特武德機(jī)可以直觀地確定作用力與加速度和質(zhì)量的關(guān)系。圖2所示裝置實(shí)際上是并列的兩組阿特武徳機(jī)。裝置中兩個滑輪可利用圖中所示的控制器,以達(dá)到同時起動和制動的目的。A、B、C、D為四個祛碼。當(dāng)研究加速度跟作用カ的關(guān)系時,使mA+rriB=mc+mD,又使mA-mB=mc-mD是簡單的整數(shù)比,如1：2、1：3、2：3;當(dāng)研究加速度跟物體質(zhì)量關(guān)系時:mA-mB=mc-mD?又使hia+dib和mc+mD是簡單的整數(shù)比,如4：5、3：4、2：3〇圖2演示時，每次把祛碼A和C并列處于同一高度,然后使制動器放松一段時間后再壓上,測出Sa和sc,根據(jù)sa：Sc=aA:波,可以驗(yàn)證牛頓第二定律。

實(shí)驗(yàn)裝置中減小滑輪摩擦カ是實(shí)驗(yàn)成功的重要因素。（3）用氣墊導(dǎo)軌演示牛頓第二定律。如圖3（a）所示為ー種中學(xué)常用的氣墊導(dǎo)軌。這是一種多用途的力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,它通過導(dǎo)軌表面均勻分布的小孔噴出氣流,在導(dǎo)軌表面和滑塊之間形成一層很薄的“氣膜”,滑塊浮起,滑塊在導(dǎo)軌上近似無摩擦運(yùn)動。演示時先將導(dǎo)軌調(diào)成水平,再用天平稱出滑塊質(zhì)量（滑塊質(zhì)量約取在0.5kg（鋁制）?2kg（鋼制）范圍內(nèi)）。開啟氣源,把滑塊和作為外力F的鉤碼（約2g）用細(xì)線連接,掛在導(dǎo)軌頂端滑輪上。演示步驟如下:①研究外力和加速度的關(guān)系:電路中的兩個光電門Gi、G2分別作為啟動計時和停止計時用。調(diào)節(jié)兩光電門距離（s）約在0.5m左右（圖3（b））,將滑塊移至導(dǎo)軌起始端,然后放手讓其滑動,電子秒表顯示的就是滑塊經(jīng)過位移Gk所需時間。根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動公式s=?/2,求出a=2sだ。把鉤碼質(zhì)量增加一倍（4g）,這時作用在滑塊上的外力增加,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),測出時間t,求出加速度a。重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：物體（滑塊）在外力（鉤碼質(zhì)量）作用下所得的加速度和所受外力成正比。②研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系：保持鉤碼質(zhì)量2g不變,改變m（可在滑塊上加祛碼）。同①方法測出時間3根據(jù)G1、G2間的位移s和時間3計算a。改變質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：在相同外力作用下,加速度和物體的質(zhì)量成反比。上述演示,如滑塊質(zhì)量M=lkg,鉤碼質(zhì)量m=0.002kg（M》m）,則實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差可小于0.5%,滿足演示實(shí)驗(yàn)要求。

如侯験要求比?睛陽,可以腳8隔寓祛福據(jù)T=言啓作修なm+m利用氣墊導(dǎo)軌演示牛頓第二定律,基本上消除了摩擦對運(yùn)動的影響,但實(shí)驗(yàn)精確度還受計時精確度影響,所以要選用精度較高的電子毫秒計。超重和失重圖1（1）圖1所示為超重、失重演示器,演示器箱體頂裝有顯示超重、失重指示燈し、L2.箱內(nèi)底部裝有電池,電鍵K用金屬簧片制成,觸頭A、B可以上、下調(diào)節(jié);重物粘在簧片中間。演示器電路按圖連接。演示時,通過滑輪使箱體上、下運(yùn)動。當(dāng)運(yùn)動物體的加速度向上時（向上加速或向下減速），物體處于超重狀態(tài),K與A接觸,レ點(diǎn)亮;反之,加速度向下時（向下加速或向上減速）,重物處于失重狀態(tài),K與B接觸,LZ點(diǎn)亮。（2）圖2所示是細(xì)鋼絲繞成的?個直徑約30mm、長約100mm的軟彈簧。手拉彈簧上端，彈簧會因重力而伸展開來。因各部分所受重力不同，這種伸展是不均勻的（上面各圈的間距較大,下面間距較?。?。演示時將彈簧向上突然ー拉,彈簧各圈間距隨著增加,出現(xiàn)“超重”;將手松開,彈簧自由下落,彈簧各圈間距變得均勻,這是因彈簧"失重’’,各圈間因重力產(chǎn)生的拉力消失。(3)在彈性圓環(huán)下懸掛一重物,由于重物的作用,彈性圓環(huán)變形成橢圓狀。用此裝置,從圓環(huán)的形變情況同樣可顯示超重、失重現(xiàn)象。彈性圓環(huán)可用薄金屬片或薄竹片彎制而成。取易拉罐?截能成為實(shí)驗(yàn)效果良好的彈性圓環(huán)。(4)用手托住幾本厚書，這時托カ大小等于書的重力(人們習(xí)慣以手受到的壓カ來衡量書本受到的重力)。當(dāng)手猛?抬起時,感到書對手的壓カ增大;當(dāng)手迅速放下時,感到書對手的壓カ減小,實(shí)驗(yàn)說明了超重和失重現(xiàn)象。(5)人站在秤臺上,秤上示數(shù)為人體受到的重力。如果突然下蹲,因加速度方向向下,秤上示數(shù)變小,出現(xiàn)失重現(xiàn)象;反之,蹲在秤上的人突然站起來,因加速度方向向上,出現(xiàn)超重現(xiàn)象。(1)重力勢能

①如圖1所示,直桿旁邊的標(biāo)尺分上、下兩段,上段指示槽碼落下的高度,下段指示木夾在槽碼撞擊后下移的距離。演示時,將槽碼嵌入直桿上方，放手讓槽碼從某ー高度落下,木夾在槽碼作用下克服摩擦カ向下移動一段距離，說明下落的重物具有做功本領(lǐng),即具有勢能。因木夾移動時摩擦カ基本相同,從木夾移動的距離即可表征重物下落時勢能的大小。改換不同質(zhì)量的槽碼,則可演示不同質(zhì)量的物體從不同高度落下時所具有的勢能。②塑料小瓶盛大半瓶水,由離水面十幾厘米處自由落下,插入水中,下落到一定深度后便翻轉(zhuǎn)上浮。瓶插入水中需克服浮力和阻力作功,由瓶插入水中的深度,可定性判斷瓶在水面上空處的勢能。改變瓶的質(zhì)量和下落高度,則可演示勢能與質(zhì)量和落下高度的關(guān)系。選用深色塑料小瓶可提高可見度。③圖2所示裝置,可演示舉高的重錘下落時具有做功本領(lǐng)。演示時,先使重錘A升高，當(dāng)它慢慢勻速下降時,拉動滑塊B做功。自制時重錘A和滑塊B的質(zhì)量要作適當(dāng)選擇，給重錘ー個較小的速度,重

錘大體上應(yīng)能勻速下降,拉動滑塊作功。（2）動能①如圖3所示,軌道上放--圓柱體（可用包有鐵皮外殼的干電池）,利用懸掛小球落到平衡位置時推動圓柱體做功,來比較小球落到平衡位置時動能的大小。改變小球落下高度,可演示動能和速度的關(guān)系;換用不同質(zhì)量的小球,可演示相同速度（從同一高度落下）的小球具有的動能與質(zhì)量有關(guān)。②如圖4所示裝置,當(dāng)球由斜面滾下時,克服木夾阻カ推動擋板,由擋板移動距離的多少,可判斷球到達(dá)擋板處動能的大小。演示時,將擋板放在標(biāo)尺“0''位置。先后將質(zhì)量不同的鋼球和膠木球，從不同高度滾下,球推動擋板,從擋板在標(biāo)尺上的不同位置,可演示不同質(zhì)量、不同速度的物體所具有的不同動能。圖3（3）彈性勢能三:產(chǎn)機(jī)圖5①如圖5所示,兩小車中間夾有彎成弓狀的竹片(或彈簧),當(dāng)把捆扎竹片的線燒斷后,兩小車反向運(yùn)動一段路程,定性演示了發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能。②如圖6所示，直桿上套有彈簧,用カ按軸套壓縮彈簧,釋放時,軸套被彈起一定高度。彈簧形變越大,釋放后軸套被彈得越高。演示表明,發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能。同一物體的彈性形變越大,具有的彈性勢能也越大。(4)動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化①如圖7所示裝置中套有滾珠軸承的滾擺固定在支架上。系有重物的細(xì)繩繞在滾擺ー側(cè)軸上。演示時,轉(zhuǎn)動擺輪,將重物提升。重物落下時,帶動擺輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)重物到達(dá)最低點(diǎn)時,因擺輪的轉(zhuǎn)動慣性又帶動重物上升,且基本仍可升高到原來位置。演示說明動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換過程中機(jī)械能總量保持不變。演示時要把支架用桌邊夾固定,以減小振動引起的能量損耗。重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于滾擺質(zhì)量時效果較好。圖1②圖8所示裝置中，擺球可由電磁鐵吸住,沿直槽上、下移動的擋針可固定在某ー位置。當(dāng)電磁鐵從圖中的水平線位置釋放擺球后，擺球便開始向擋針擺動,且仍達(dá)到水平線（原釋放時的）高度。改變擋針上、下位置,重復(fù)實(shí)驗(yàn),仍可得到相同結(jié)果。實(shí)驗(yàn)說明重力勢能和動能的互相轉(zhuǎn)換和在轉(zhuǎn)換過程中總能量守恒。③如圖9所示為動能小車。演示時先使前輪轉(zhuǎn)動,系線使重錘舉高,重物下落時帶動小車運(yùn)動，當(dāng)重物落到最低點(diǎn)時,運(yùn)動的小車又會把重物舉高。實(shí)驗(yàn)顯示了機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化。動量定理（1）質(zhì)量相同的兩鐵球A、B（約200g）分別用細(xì)線（一般縫紉用線）懸掛起來,在B球的細(xì)線上方接?段細(xì)軟彈簧（或橡皮筋）,使其總長度與A球的懸線相同（圖!）〇實(shí)驗(yàn)時將兩球托到懸點(diǎn)處,而后釋放下落。當(dāng)A球落到原位置時,它的細(xì)線立即張斷,而B球落到原位置時，拴它的細(xì)線不斷。（2）在火柴盒內(nèi)殼的下端裝入鐵塊等重物,再用橡皮泥封住,使它的重心盡可能低些。內(nèi)殼和外殼間要有適當(dāng)摩擦カ,這樣火柴盒靜立桌上時,內(nèi)殼不會自行下降。實(shí)驗(yàn)時將內(nèi)殼抽出ー些（圖2）,讓盒從距水平桌面約30cm的高處下落,可看到火柴盒與桌面碰撞后，內(nèi)殼繼續(xù)向下移動并穩(wěn)定地立在桌面上。重復(fù)實(shí)驗(yàn)時,將內(nèi)殼關(guān)閉，使兩底部相平,可看到盒下落與桌面碰撞后發(fā)生明顯向上反彈,繼而站不穩(wěn)傾倒。

圖2￠3）按圖3所示,把兩用測カ計（兩用測カ計結(jié)構(gòu)詳見摩擦圖3）固定在支架上。實(shí)驗(yàn)時讓球從距秤盤約30cm的高度落到秤盤,從“記憶”紙片示數(shù)可得球和秤盤間的沖カ;在秤盤上鋪ー層軟泡沫塑料（也可用與球相同質(zhì)量的橡皮泥）,重復(fù)實(shí)驗(yàn),從記憶“紙片’‘示數(shù)可知,此時沖カ小得多。由（1）、（2）、（3）實(shí)驗(yàn)表明,物體的動量變化一定時,所受力的作用時間越短，這個カ越大:作用時間越長,這個カ越小。（4）在長約40cm的細(xì)木棒中間用線懸掛后成杠桿,其兩側(cè)分別掛上500g硅碼,把?根長約20cm的細(xì)玻璃管輕輕地放在?側(cè)的硅碼上,可看到祛碼向下運(yùn)動,這表明,雖然玻璃管對祛碼的作用カ很小,但作用時間相當(dāng)長,因而產(chǎn)生的沖量較大,所以使祛碼的動量發(fā)生了較大的變化；取下玻璃管,杠桿恢復(fù)平衡,手持玻璃管迅速打擊?側(cè)祛碼,可看到管的前端在很大的沖擊カ作用下粉碎,而硅碼卻兒乎不動。這表明;玻璃管對硅碼的作用力比前?次大得多,但作用時間極短,因而產(chǎn)生的沖量比前一次小，所以引起祛碼的動量變化很小。球p）秤盤マ

紙片nI（5）如圖4所示為ー沖カ描繪器,底座ー側(cè)的立桿上套有彈簧和滑塊,彈簧上、下兩端分別與滑塊和底座相連,滑塊上插有毛筆。作撞擊用的落塊（可用銅、鐵等材料制成）的質(zhì)量應(yīng)與彈簧的彈性系數(shù)相配合,使其自桿頂下落,彈簧有顯著的形變,在沖擊后又能使彈簧恢復(fù)原狀。底板上裝置了滑槽,便于貼面板水平抽動。實(shí)驗(yàn)時,調(diào)整毛筆筆端位置,使與貼面板接觸,在落塊放下的同時抽動貼面板,板面上描繪出一條沖力曲線;在滑塊上填上軟泡沫塑料,重復(fù)實(shí)驗(yàn),因作用時間增加,曲線變得平緩,從兩次所繪曲線的比較可定性說明動量定理。（6）斜面板一端固定打點(diǎn)計時器。質(zhì)量為M的小車系上紙帶后由祛碼m牽動（為減小誤差應(yīng)將斜面一端墊高以平衡小木塊和板之間的摩擦阻カ）。實(shí)驗(yàn)時,讓小車在外力（當(dāng)M》m時，F(xiàn)=mg）作用下加速運(yùn)動，紙帶上打下ー系列點(diǎn)跡（圖5）,取下紙帶,在帶上任取兩個計數(shù)點(diǎn)。計算這兩個計數(shù)點(diǎn)速度V。、vto例如取n=2和n=6兩計數(shù)點(diǎn)，測出位移s0和sい它所對應(yīng)的運(yùn)動時間都是2T=0.2秒（T為打點(diǎn)計時器每打5個點(diǎn)所用時間,作為時間單位,打點(diǎn)計時器接50Hz交流電時,T=5x0.02秒）,測得vo=s（）/（2T）,vt=St/（2T）。然后再確定所取兩計數(shù)點(diǎn)時間間隔t,圖中t=0.4秒。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算出小車在所取兩計數(shù)點(diǎn)間的運(yùn)動過程中系統(tǒng)動量的增量（M+m）Av,再算出小車在上述這段時間內(nèi)所受拉力的沖量Ft。結(jié)果表明（M+m）與Ft兩個值接近,驗(yàn)證了動量定理。

上t=0.45sT 嚀0.1.??15678圖5實(shí)驗(yàn)裝置中運(yùn)動系統(tǒng)包括小車和牽引祛碼。動量計算若只考慮小車質(zhì)量,則誤差較大。動量守恒定律圖1（1）如圖1所示,兩質(zhì)量相同的木塊懸掛在導(dǎo)軌上,兩木塊的相對接觸面上各挖ー個半圓柱狀的小槽,當(dāng)它們合在ー起時恰好能插入一個小炮竹。演示時,兩木塊置于導(dǎo)軌中間位置,其左右相同距離處夾上木衣夾,小槽內(nèi)插入小爆竹。點(diǎn)燃爆竹,兩木塊分開，并同時碰到衣夾。說明在相同時間內(nèi)兩木塊位移相同，由此可推導(dǎo)出它們的動量守恒。在其中一木塊上插上圓柱狀的附加硅碼,使兩木塊質(zhì)量相差一倍,同時將質(zhì)量大的木塊ー側(cè)的衣夾移近至原來的一半處,重復(fù)實(shí)驗(yàn),兩木塊仍同時碰到衣夾,同樣表明了兩木塊動量在爆竹爆炸前、后動量是守恒的。（2）如圖2所示,小車A上裝有鋼卷尺,拉出卷尺端部固定在小車B上。在小車B上配重,使兩小車質(zhì)量相同（約300g）。演示在平整桌面上進(jìn)行,把兩車?yán)_一段距離,這時兩車靜止，總動量為零;放手后兩車在卷尺彈カ作用下做相向運(yùn)動,碰撞后都靜止，兩車總動量仍為零,驗(yàn)證了動量守恒定律。使兩車質(zhì)量不相等,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，碰撞后兩車仍然靜止,碰撞前、后動量保持不變。

圖2把兩小車?yán)_?段距離,放手讓車A運(yùn)動一段路程,當(dāng)具有一定動量后再放開車B,此時兩車的總動量不為零。碰撞后將沿車A運(yùn)動方向運(yùn)動,總動量也不為零。定性演示碰撞前、后總動量保持不變的現(xiàn)象。(1)如圖1(a)所示,用泡沫塑料削成船狀，船身上捆一充滿氣的氣球,當(dāng)氣沖出時，船就會在水中前進(jìn)。上述裝置也可如圖1(b)所示,用廢空盒做成小車,在桌面上演示。

（2）如圖2所示,支架上固定一根帶有直角噴管的橡皮管,推動注射器,水流從噴嘴噴出。因水流的反沖作用,噴嘴朝水流方向相反的方向移動。增加水流噴出速度,反沖現(xiàn)象明顯。曲線運(yùn)動（1）曲線運(yùn)動即時速度方向的演示裝置如圖1所示,玻璃板的支架中央插一段玻璃管,穿過玻璃管的細(xì)線拴住小車（慣性或電動）。演示時,用手拉住細(xì)線,讓小車在板上作圓周運(yùn)動。小車所需要的向心力由牽住的細(xì)線提供。放手后,小車將沿圓周的切線方向運(yùn)動。本裝置可放在書寫投影器上，在屏上顯示。（2）作曲線運(yùn)動的條件

E2①如圖2(a)所示,當(dāng)鋼球自斜槽滾下,因環(huán)形磁鐵的作用,球的運(yùn)動軌跡將成一曲線，說明作曲線運(yùn)動的條件,必須有與運(yùn)動方向成一角度的持續(xù)カ的作用。球從斜槽上滾下的位置應(yīng)根據(jù)磁鐵的位置和磁性強(qiáng)弱而定,否則會出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)不明顯或球被磁鐵吸住等現(xiàn)象,導(dǎo)致演示失敗。若采用透明玻璃板,則可投影在屏上,在屏上顯示其運(yùn)動軌道。如圖2(b)所示,木盤上灑滿玻璃微珠(減小摩擦カ),當(dāng)圓鐵塊彈出后,在磁環(huán)作用下,作曲線運(yùn)動。如圖2(c)所示,扁平容器盛滿水,讓中空的鐵球在水中自由下落,球作直線運(yùn)動。在容器?側(cè)放?塊磁鐵,則球就偏離原來運(yùn)動方向,做曲線運(yùn)動。小球落下的位置要根據(jù)磁性強(qiáng)弱事先在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時確定。②如圖3所示，滴定管中注滿水,打開活栓讓水慢慢流成線狀,用帶電棒(可用絲綢摩擦后的有機(jī)玻璃棒)接近水流，在靜電カ(因水是極性分子)作用下,水流發(fā)生明顯偏斜。滴定管

/活栓(3)平拋運(yùn)動①如圖4(a)所示,當(dāng)錘落下打擊T形木條時,球A水平拋出,球B被釋放豎直下落。從兩球只有一個落地聲,可知它們是同時到達(dá)地面的。改變演示器高度或錘子打擊力的大小(即改變球A拋出時的初速度),仍可顯示兩球同時落地現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明從同一高度落下物體,下落時間相同。圖4(b)所示演示器,可手持底板按在墻上某?水平位置(底座上有指示水平位置的重錘),撥動扳機(jī),滑條在橡筋作用下在槽內(nèi)滑動,球A、B分別作平拋和豎直下落運(yùn)動。改變橡筋形變長度,可改變球A水平拋出速度。②圖5(a)所示為J04254型平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)器。圖5(b)為控制電路,可使球B通過光電門時光電開關(guān)動作，被電磁鐵吸住的球A因斷電而落下。演示時,把球B、球C從兩個軌道同時放手，兩球相對于軌道出口的高度相同,因而出口時有相同速度。球B作平拋運(yùn)動，球C作勻速直線運(yùn)動，最后它們在水平軌道某處相碰。改變兩球在軌道上的高度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),可得到相同結(jié)果。演示說明平拋運(yùn)動水平方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動,把電磁鐵移至上述實(shí)驗(yàn)中兩球相碰的正上方,即可一演示三個球在水平軌道某位置的相碰現(xiàn)象。演示形象地說明了平拋運(yùn)動可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動。調(diào)節(jié)水平軌道水平和支架豎直是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。③圖6所示裝置,可作平拋運(yùn)動落地時間僅與高度有關(guān),而與初速無關(guān)的演示,以消除學(xué)生對此結(jié)論的懷疑。演示時將支架調(diào)成水平,兩槍管內(nèi)裝入作平拋運(yùn)動的彈丸,撥動扳機(jī),因槍內(nèi)彈簧的彈性系數(shù)不同,所以兩彈丸以不同速度水平射出,并在不同射程內(nèi)同時落地。演示說明:從同一高度平拋的物體,其水平射程決定于初速度,其落地時間僅與拋出物體的高度有關(guān),而與初速度無關(guān)。裝置中槍管可在直槽內(nèi)上下移動,以改變水平高度。圖7④圖7所示裝置,可演示從水平作勻速運(yùn)動的物體上落下的小球,具有和運(yùn)動體相同的水平速度,因而其作平拋運(yùn)動（模擬も機(jī)投彈等實(shí)驗(yàn)）。演示時,先調(diào)節(jié)底板稍有傾斜,以使帶有電磁鐵的懸掛小車,能在導(dǎo)電軌道上勻速滑行。然后讓電磁鐵吸住小球,在小車滑行到軌道中途（約軌道全長1/3）時斷開電源,可發(fā)現(xiàn)落下的鐵球和滑行的小車始終在同一條豎直線上。當(dāng)球落地時,小車恰好在其豎直上方。如把上述過程拍攝成閃光照片,從照片可清晰呈現(xiàn)上述現(xiàn)象。（4）圓周運(yùn)動①如圖8所示為向心力演示器,當(dāng)演示器裝在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)時,由兩測カ計（由彈簧和圓片指針組成）的示數(shù)，可比較旋轉(zhuǎn)體A、B的向心力大小。（a）演示向心力與質(zhì)量關(guān)系（R、to一定）:把附加祛碼插在滑塊A上,使mA=2mB,調(diào)節(jié)細(xì)線長度,使半徑Ra=Rb。旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定時從測カ計示數(shù)可知向心力Fa=2Fb。（b）演示向心力與半徑關(guān)系（m、w~?定）:使mA=mB,調(diào)節(jié)細(xì)線長度,使半徑Ra=2Rb。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知Fa=2Fb。（c）演示向心力與角速度的關(guān)系（m、R一定）：保持m和R一定,改變轉(zhuǎn)速可以看到角速度增大,向心力迅速增大。此裝置在演示向心力和半徑關(guān)系時,因旋轉(zhuǎn)時彈簧伸長,就不能保持轉(zhuǎn)動半徑不變,誤差較大。制作時轉(zhuǎn)架的橫框長度可適當(dāng)增加,使未轉(zhuǎn)動時滑塊到轉(zhuǎn)軸距離盡可能大些,則滑塊轉(zhuǎn)動時因彈簧伸長引起的半徑變化相對小些。②當(dāng)靜摩擦力作為向心力時,靜摩擦力的方向指向圓心,而不是指向切線方向,對此ー些學(xué)生不易理解。如圖9所示,ー塊扁圓木塊放在轉(zhuǎn)盤靠近圓心處,圓塊上沾有墨水的線端指向圓心。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到ー定值時，圓塊開始滑動，這時線在紙上留下軌跡。由軌跡是一條沿半徑方向的直線,可證實(shí)上述分析。聲波(1)聲的傳播①圖1(a)所示為“真空鈴”實(shí)驗(yàn)裝置，玻璃罩內(nèi)懸掛ー電鈴(懸掛線兼作電源輸入線)。用抽氣機(jī)抽罩內(nèi)空氣,隨著罩內(nèi)空氣逐漸稀薄，盡管鈴錘仍在振動,但鈴聲卻越來越弱,直至完全消失。若再把空氣放入,則聲音逐漸加強(qiáng),回復(fù)到原來狀況。圖1(b)為“真空鈴”的簡易演示法。燒瓶內(nèi)加入少量水,加熱使水沸騰幾分鐘后塞上帶有小鈴的塞子。當(dāng)水和燒瓶冷卻以后,搖動燒瓶，瓶內(nèi)的鈴聲兒乎聽不見,放入空氣,聲音增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明空氣是傳播聲音的媒質(zhì)。收音頭圖2②圖2所示的玻璃管兩段軟木塞上分別裝有發(fā)聲體和收音頭。抽去管內(nèi)空氣或往管內(nèi)注水（注意不要留空氣）,可作上述空氣和水是聲音傳播媒質(zhì)的演示。裝置中發(fā)聲體是一片音樂集成電路驅(qū)動的壓電陶瓷月?,壓電陶瓷片用橡皮泥粘在軟木塞上。收音頭是ー個靈敏度較高的駐極體話筒.（可直接插入錄音機(jī)外接話筒插口作放大）,話筒用塑料薄膜包緊后嵌入軟木塞。③如圖3（a）所示,將金屬棒（或木棒）插在共鳴箱上。將振動的音叉下端放在棒上端,在共鳴箱可聽到音叉的聲音。圖3（b）所示是用線作媒質(zhì)傳播聲音的實(shí)驗(yàn)。演示說明振動通過棒、線（固體）也能傳聲。圖3（2）聲的反射①如圖4所示,大玻璃圓筒底部泡沫塑料上放一發(fā)聲體（可用馬表或如圖2所示發(fā)聲體）。用平板玻璃作反射板,轉(zhuǎn)動平板角度,可聽到聲音強(qiáng)弱變化。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)a邛時,聲音最強(qiáng),可知聲音反射有和光線類似的性質(zhì)。如實(shí)驗(yàn)中把玻璃平板改為多空纖維板（隔音板）或泡沫塑料板,不管如何改變角度都不會出現(xiàn)上述反射現(xiàn)象（或很不明顯）,說明這種材料反射性能差并有吸音特性。

反射極反射板反射極反射板②如圖5所示,圓筒A、B分別裝有如圖2所示的發(fā)聲體和收音頭,兩筒的連桿可繞同一軸轉(zhuǎn)動。演示時讓聲音由筒A傳出,通過筒B收音頭兒乎聽不到聲音。將反射板(玻璃平板)插入底座,從放大器揚(yáng)聲器發(fā)出較強(qiáng)聲音,收音頭可接收到較強(qiáng)信號。實(shí)驗(yàn)中當(dāng)a邛時,反射聲音最強(qiáng),但因衍射,在a角左右偏差某一角度，都可聽到較強(qiáng)聲音。(3)聲的干涉

電①如圖6(a)所示,持音叉于手中,用橡皮錘敲擊,使音叉在耳邊轉(zhuǎn)動,可覺察在轉(zhuǎn)一周時聲音呈周期性強(qiáng)弱變化(圖6(b)),表明音叉兩股發(fā)出的聲波在空間發(fā)生干涉。如果在音量最弱位置使音叉停止不轉(zhuǎn),用紙筒套住其中一個叉股,就立刻會聽到聲音增強(qiáng)。抽去紙筒，聲音又變