中學(xué)物理教學(xué)全書-實驗篇

中學(xué)物理教學(xué)全書-實驗篇

實驗

固體的壓強

(1)如圖1所示，泡沫塊穿過插在底板上的導(dǎo)桿。利用T形塊可以改變受

力面積，換用不同重物以模擬壓力變化。

從泡沫塊形變程度可演示壓力產(chǎn)生效果(壓強)跟受力面積和壓力的關(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

上，壓一塊、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，以演示壓力產(chǎn)生的效果。演示時可準備兩只相同的罐，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。用兩用測力計測壓

力，先后把兩枚圖釘壓入肥皂塊，肥皂塊所承受的壓強是?定的，由實驗可知當

壓力相同時，受力面積小的尖頭圖釘比受力面積大的鈍頭圖釘產(chǎn)生的壓強大；若

要產(chǎn)生相同的壓強，就需要在接觸面積大的鈍頭圖釘上施加較大的壓力。

兩用測力計結(jié)構(gòu)如圖3所示，這種測力計不但可拉、壓兩用，而且還有“記

憶”功能。自制時，取一根木棒作秤桿，棒的一端開有狹縫，縫內(nèi)插入一片厚度

適當?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，在木棒上標上與祛碼所受重力相應(yīng)的刻度。用力拉測力計棒

上的秤鉤或用力壓測力計棒的另一個端面時，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，這樣就可記錄測力計達到的最大示數(shù)。

液體的壓強

（1）液體對壓強的傳遞

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，微小壓強計能顯示所加壓強的大小，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跟加在上面的壓強相同。實驗前應(yīng)保證瓶

塞、玻璃管和橡皮管等連接處封閉良好，并使微小壓強計兩液面相平。用扁平容

器(圖1(b))替代傳統(tǒng)廣口瓶可提高演示效果，扁平容器可截取有機玻璃膠

合而成。

金屬球

圖2

②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。演示了液體對壓強的傳遞。

（2）液壓機模型

①圖4所示是水壓機模型。

底座上裝有唧筒和水柜，它們的底部有管相通，并分別裝有只能進水的單向

閥。演示時，按動手柄，唧筒內(nèi)活塞上、下移動，水一邊從進水管吸入唧筒，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），用有機玻璃做一個容器,

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，來回推動活塞進行研磨，使用時

再抹上稀潤滑油（縫紉機油）。

兩活塞頂端可膠上托盤以承擔(dān)重物。

（3）液體內(nèi)部壓強

圖6

①圖6所示是演示液體內(nèi)部壓強的實驗裝置。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。微小壓強計液面差能顯示液體

內(nèi)部的壓強大小。

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

而增大實驗誤差。

上述實驗裝置可自制。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。

fl--<s

圖7

圖8

②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

水的向上壓力，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。由此表明液體壓強與深度

有關(guān)而與液體體積無關(guān)。如改用酒精，當筒內(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，圓片才落下。由此表明液體壓強不僅與

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兒條刀口，瓶塞上插?

根玻璃管，管上連?根橡皮管，管的另?端接?漏斗。演示時先使漏斗口與瓶口

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，當水柱

高度超過某一值時，刀口張開，水就噴射出來，模擬了著名的帕斯卡裂桶實驗。

圖9

大氣壓

(1)大氣有質(zhì)量

①用抽氣機抽出瓶內(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，讓外面的空氣進入瓶內(nèi)，天平就失去平衡。增加硅

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；當空氣進入時，紙屑飛起來，

學(xué)生便清晰感到空氣的進、出。這樣把瓶內(nèi)有、無空氣在學(xué)生腦中形成強烈

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入時發(fā)出的哨聲。

②如圖1(b)所示，噴霧空罐側(cè)面焊?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，它是一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，先把兩圓盤的對口處擦凈，并抹上一薄層油脂，隨后把兩圓盤合在

?起，要用力壓一下并稍微轉(zhuǎn)動?下再抽氣。

半球的對口處有污垢時，實驗不易成功。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)用力。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。

如圖2(b)所示，三通管用有機玻璃制成，板面兩端的孔和板的側(cè)小孔

相通，小孔內(nèi)插一根裝有閥門的塑料管，管端扎一個小氣球，兩個塑料皮碗作半

球。實驗時把兩半球分別貼在板的兩平面上，半球的中心對準板上的孔。打開閥

門，用手輕壓半球，氣球鼓了起來，“顯示”半球內(nèi)空氣的去路：閉合閥門后用力

拉半球，很難使球與有機玻璃分開，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，用力壓緊，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，凳子被一起提起。

(a)(b)(c)

圖3

(a)Cb)

圖4

②如圖4(a)所示，當水杯側(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，實驗結(jié)果與前述相同，但當放開堵住小孔的手指時,

紙片隨即落下，進一步證實大氣壓的存在。圖4(b)是在大口瓶內(nèi)做上述實驗,

抽走瓶內(nèi)空氣，紙片會落下，從“反面”說明大氣壓的存在。

塞子

③如圖5所示，取一根直徑約1.5cm的長玻璃管，上端用塞子封閉，另找一

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)。實驗時先在管內(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個小

孔。開始實驗時，用手指堵住小孔，重復(fù)上述實驗，小瓶徐徐上升；當小瓶升到

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托里拆利實驗（圖6）是驗證和測量大氣壓的?個重要實驗，由于實驗中

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?根長絲線穿一

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）,

一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））o

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））o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槽內(nèi)水銀面，測量管

內(nèi)水銀柱的豎直高度h（約76cm）。當玻璃管傾斜時，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>

搪瓷盤里做實驗，以盛接濺落的水銀。在實驗時，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1m,故要選擇管壁較厚的管。當管內(nèi)灌滿水

銀后，必須注意兩手握管的位置，嚴防管子折斷。

圖5

②圖7裝置可方便地演示托里拆利實驗，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?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，升到活栓口時停止打氣。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)水銀而落下，并穩(wěn)定在一

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

(1)流體的流速和壓強的關(guān)系

①如圖1所示，向張紙面上吹氣，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。實驗表明，氣流速度增大時壓強減小。

圖1

②如圖2所示，一乒乓球放在玻璃漏斗內(nèi)的管口附近，從管口向漏斗吹氣，

由于漏斗頸口流速增大，壓強減小，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)壓力增大而使瓶塞沖出，可用鐵絲扎緊瓶塞），水即從尖口噴出。這時把

一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

驗說明，水流中間流速大壓強小，當球偏離中心位置時，壓強差使球向中間靠攏

并穩(wěn)定在水流上端。

圖2

圖3

守恒量

相

電子同

電時

互子重位奇

角電輕同宇荷間聯(lián)合

能動輕子旋異

作動荷位稱共反變換

量量子數(shù)分數(shù)

子

量Q旋ip物演CPT

數(shù)Bhrs

用cT

Le數(shù)Iz

Lp

強qqqqqqqqqqqqq

電磁qqqqqqqXqqqqqq

弱qqqqqqqXXXXXXq

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，把一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，把兩個粗細不同的T形管，用橡皮塞連接，當水從粗管向

細管流動時，從豎管的水位，可顯示壓強的大?。捍止艿牧魉傩。瑝簭姶?；細管

的流速大，壓強小。

(2)演示噴霧器的主要構(gòu)造和它的工作原理如圖6所示，用力向水平放置

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

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，兩管間形成的細窄部分正好

位于抽氣管處。抽氣管通過橡皮管與微小壓強計相連。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口，并從下面流出，壓強計出

現(xiàn)壓強差，說明水經(jīng)過細窄部分時流速大大增加，壓強變小。

(4)機翼升力

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

位于機翼的前方，當風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時，由于空氣流動，機翼獲得升力。

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、

短細玻璃管各?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，這是因為蠟

塊下端沒有水，沒受到向上的壓力，不產(chǎn)生浮力(圖1(b))o堵住管口的手

指放開后，容器上層的水通過短管進入下層，當水升到蠟塊下端而時，蠟塊即刻

浮起(圖I(c))。

圖1

(2)如圖2所示，將可樂瓶剪去一截成一漏斗狀容器，讓一個乒乓球把瓶

口堵住。向瓶內(nèi)倒水，浸在水中的乒乓球雖然排開-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，它實質(zhì)上是一個附有圓形小桶

和圓柱體的專用測力計(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，測力計彈簧縮短，圓形指標

上移，它與活動指標之間形成差距(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。同時測力計的彈簧乂伸長到原來位置，圓形指標

又與活動指標對齊(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。

由此可以得出這樣一個結(jié)論：浮力的大小等于所排開的液體所受的重力。這

就是著名的阿基米德原理。

（2）取一只小塑料袋，袋內(nèi)裝滿水，用細線把袋口扎緊（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

力相等。

（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一較大容器內(nèi)，調(diào)節(jié)重物在杠桿上的位置，使杠

桿平衡。將已準備的二氧化碳氣體注入容器，空心紙筒浮起，杠桿失去平衡。然

后再把二氧化碳氣體注入上面的紙杯，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。

因為二氧化碳氣體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）,實驗效果才比較明顯。為了檢驗二氧化碳是否已充滿容器

或紙杯，可用點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

化碳氣體。二氧化碳可用下述簡單方法制?。涸诒瓋?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氣體時，不要

將杯內(nèi)液體倒出。為了實驗需要，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?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。

圖1

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。

圖2

（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；將它稍為捏癟一些，它

沉入水中的部分就多?些；再捏癟一些，再下沉一些；捏到?定程度，它就沉入

水底。

(3)潛水艇模型

如圖3所示，取一塑料瓶，將其底部切開，瓶內(nèi)粘放適量橡皮泥，配重后當

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(排)水管。長管瓶內(nèi)一端用膠固定在船的頂部，另一端

作氣口。最后將瓶的截口和底的截口放在加熱的鐵板上，使兩截口熔化，立即將

兩截口對齊緊壓封閉。另取一塑料小瓶，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。

實驗前先在模型內(nèi)滴幾滴酚釀溶液，往水槽中加少量的堿溶液。將模型放進

槽內(nèi)水中，對氣口抽氣，水進入模型內(nèi)，進入的水馬上變紅色，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，另在個?一端封閉的小玻璃管里裝

進適量的水，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；松開手指,

小玻璃管上浮；壓力適度，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，當浮力

小于玻璃管所受的重力時，玻璃管就下沉一點。放松手指，加到密閉水面上的壓

強減小，管內(nèi)的壓縮空氣將管里的水壓出一點，管內(nèi)氣體體積增大，壓強減小，

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。

如圖4(b)所示，將插有玻璃管的瓶塞代替橡皮膜，再在玻璃管上接一根

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

適當高度，浮沉子可懸浮在某一位置。

如圖4(c)所示，利用舊牛頓管代替玻璃瓶，用注射器改變液面氣體壓強,

以此捽制“浮沉子”的沉浮。

簡單機械

(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。為了演示作用力方向和杠桿成角度，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。

實驗時可邊講邊演示，且在講解演示過程中，在杠桿上安插標有0、A、B

等符號的輕質(zhì)小紙旗，在鉤碼下懸掛標有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、力、力的作用點和力臂等概念的理解。

演示時動力和阻力可.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

機械的各自特點，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：

(c)(d)

圖2

把多用輪按圖2(a)組合，改變力與力臂，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'

個等臂杠桿。

滑輪轉(zhuǎn)動時，任何時刻總可以認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，可以演示動滑輪是一個不

等臂杠桿，據(jù)此可以說明動滑輪能省一半力。

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

輪軸也是一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

如圖1所示，在橢圓形的大墨水瓶瓶塞中插?根內(nèi)徑約1?1.5mm毛細管，

瓶內(nèi)裝滿染色水，管后襯臼色紙屏。演示時，在瓶的截面短軸方向(圖1(a)

所示方向)施加壓力，水柱上升，說明瓶體微小形變使容積減??；撤去壓力，水

柱下降到原位。在瓶的長軸方向(圖1(b)所示方向)施加壓力，水柱下降，

說明瓶的容積變大；撤去壓力，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)實驗選擇，以液柱變化明顯為宜。

(2)桌面的形變

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，用力壓桌面，墻上的光點會發(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

如圖3所示，在長約1m的底板上，一端固定?個定滑輪，另?端裝?立柱。

在靠近滑輪一端處有個帶有小輪并可繞垂直軸轉(zhuǎn)動的小平面鏡。把鋼絲的?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

力伸長，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?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。一

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，用力扭橫桿，橡皮管發(fā)生扭轉(zhuǎn)，圓形片轉(zhuǎn)過?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0看出。撤去外力，橡皮管恢復(fù)原

狀。

摩擦

（1）圖1所示為顯示摩擦力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起。要

求木塊和薄板間摩擦力很小（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，用測力計鉤住摩擦塊?端小鉤。

在未施力時，接觸層上指針不動，當向右施力而木塊發(fā)生滑動時，從指針指示說

明木塊受到桌面對它的靜摩擦力和施力方向相反；隨著測力計拉力加大，指針偏

移增加，說明靜摩擦力隨拉力的增大而增加。

②如圖1(b)所示，把A、B兩塊摩擦塊重疊在一起，放在桌面上，當向

右拉A時，從指針指示說明桌面對A的靜摩擦力方向向左；A、B之間的接觸層

存在摩擦力。如果向右拉B(圖1(c)),從指針指示可分析各木塊所受摩擦

力的方向。

③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

摩擦力方向為沿斜面向上。當斜面角度增加時，從指針指示可知靜摩擦力隨著增

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力

的方向，若效果不明顯，可在刷上放一重物。

(2)圖3所示為?種摩擦力描繪器，底座上有軌道，裝有兩用測力計的木

塊可在軌道上滑動，秤鉤處裝一筆架。筆用固定在筆架上的細橡筋卡住。細繩系

住秤鉤繞過上、下兩滑輪。當用力拉繩，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，曲線的最高點即為最大

靜摩擦力，曲線的水平部分即為滑動摩擦力。從圖線可清楚看出靜摩擦力、最大

靜摩擦力和滑動摩擦力間的關(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

繪出不同壓力、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)，圓柱體一個端面上鉆有小孔。

演示滑動摩擦?xí)r，把銷子插進圓柱體小孔內(nèi)，然后用測力計拉著鉤環(huán)使圓柱

體在桌面上作勻速運動，此時測力計的示數(shù)即為滑動摩擦力。拔出銷子，仍用測

力計拉滾子作勻速運動，此時測力計的示數(shù)便是滾動摩擦力。演示說明，滾動摩

擦力比滑動摩擦力小得多。

廣

早

圖15

②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，細繩一端掛祛碼，另一端跨過滑輪后接測力計。

先放松滑輪，用測力計勻速拉磋碼，滑輪隨著轉(zhuǎn)動，這時測力計示數(shù)和祛碼

的重力基本相同。

然后鎖緊滑輪，勻速拉動測力計時，測力計示數(shù)比祛碼的重力大，從而說明

滾動摩擦力比滑動摩擦力小得多。

力的合成和分解

(1)力的合成——平行四邊形法則

①圖1所示的磁性力盤，可.用來驗證平行四邊形法則。板上的滑輪燈利用磁

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Fl、F2把橡皮條下端

拉仰到A處，再用一組鉤碼F也使橡皮條拉伸到A處，兩次實驗橡皮條有同樣

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。以鉤碼代替測力計，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、標度清晰的演示

測力計。

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

形法則的認識。用木條制成平行四邊形，C、D兩點用鉀釘鉀住作轉(zhuǎn)軸，B點用

?蝶形螺絲夾住，A點處用5mm的空心鉀釘鉀住。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，另一端穿過斜孔后

固定在D點，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13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

有機玻璃。支架受力后，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O點掛上鉤碼，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，即祛碼對支架產(chǎn)生了兩個效果：沿

NO方向拉橫桿(力Fi),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O點掛上祛碼后，橡皮膜顯示橫桿受壓力，斜桿受拉

力。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。

松緊帶

圖4所示的實驗裝置可用直徑2?3mm的鐵絲做成。0、M、N三個端點彎

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支架直

桿里。在0點掛上適量鉤碼后，橡皮圈發(fā)生形變，從而形象地顯示物體的受力

情況，并可進行力的分解。

如圖5所示，一適當粗細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?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?傾角，并調(diào)節(jié)滑輪B在

槽內(nèi)的位置，使細繩沿著斜面方向；增減桶內(nèi)的鐵砂，使小車靜止在斜而上。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B。調(diào)節(jié)滑

輪A在槽內(nèi)的位置，使懸掛小車細繩垂直于斜面；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響的一個分力F2。這時移去斜而，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力

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

證。

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

對圓柱體的彈力變?yōu)樗椒较虻腘i，斜面對圓柱體的彈力為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。

力的平衡

（1）共點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

力或把滑輪B升高，平衡都會破壞。演示說明兩力平衡條件是作用在同一物體

上兩力，大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。

圖2

②如圖2所示，將磁性滑輪布力盤(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，在紙上標出圓環(huán)中心位置，用力的圖示法畫出三個力，應(yīng)

用平行四邊形法則可得此三力合力為零。實驗表明物體在三個共點力作用下的平

衡條件是合力為零。

圖3

③如圖3所示，三個測力計附有磁性較強的磁鐵。這樣，測力計就可在鐵皮

力盤上任一位置定位。演示時，讓小圓環(huán)在三個測力計作用下處于平衡。根據(jù)測

力計示數(shù)，用作圖法能很方便驗證共點力的平衡條件。

(2)力矩的作用

如圖4(a)所示，用木條自制?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，另一

量角器可在梁上移動，以指示施力方向。演示時按圖4(b)所示，梁一端懸掛

鉤碼，用測力計在A、B點先后使梁保持水平平衡。計算兩次力矩，可看出它們

的力矩相等。說明相等的力矩產(chǎn)生效果相同。測力計仍在A點施力，但改變角

度，計算其力矩，仍然得到上述結(jié)論。

(3)有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡

①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不

變，測力計拉力始終垂直于梁，但使梁分別在與水平成不同夾角的位置上平衡。

讀出各次測力計的不同示值，測量出各次鉤碼的不同力臂，可看到每一平衡狀態(tài)

下，兩個力矩代數(shù)和總為零。

如圖5(b)所示，保持鉤碼所受重力和懸點不變，改變梁的傾斜角，但測

力計始終水平拉梁使其平衡。讀出拉力，測算出每次測力計和鉤碼的力臂，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4

0cm),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一

位置的滑輪。演示前，根據(jù)教學(xué)要求，設(shè)計力矩平衡方案，如圖(a)、(b)、

(c)、(d)所示。根據(jù)設(shè)計方案，在力矩盤的相應(yīng)孔中插放香蕉插頭，懸掛祛

碼的細繩套在插頭上。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,

此時力矩盤處于平衡狀態(tài)。

③圖7所示的力矩盤用薄鐵皮(或鍍鋅鐵皮)制成。圓盤上部安放?把刻度

明顯的尺，尺上掛?條可水平移動的重垂線，以便于測量力臂。當用幾塊質(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)達到平衡。用重垂線從刻度

尺上讀出各力力臂，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1

①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。

(2)穩(wěn)度

圖2

圖3

如圖3所示，瓶塞上插一根細竹簽，竹簽上粘一團橡皮泥，改變竹簽上橡皮

泥位置，可改變瓶的穩(wěn)度。實驗中可發(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)上述實驗，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。

勻速直線運動

（1）如圖1所示為?根長約L2m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力。用節(jié)拍器計時，輕推鋼球，使球有一個初速，用

旗子標出每個節(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。

（2）如圖2所示，一端封閉、長約1.5m的玻璃管，固定在貼有薄鐵皮的長

板一側(cè)，用紅色蠟做一個長約3?4cm、直徑稍小于管徑的圓柱體，近底部處繞

幾圈細鐵絲。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記）?？梢园l(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動，但隨著速度增加，水的阻力也增大,

當阻力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。

，/光源

勻變速直線運動

（1）身變速直線運動規(guī)律

①應(yīng)用勻速直線運動的有槽軌道，演示時把軌道調(diào)成適當傾斜位置，調(diào)整節(jié)

拍器達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?次球

所在的位置，然后把旗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5t2、t3內(nèi)的位移小S2、

S3……，可得S1：S2:S3……=1：22：32……，可見小球在軌道上作勻變速運動（圖

1）。

此演示也可這樣進行：把球由起始點滾下，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0,1,2,3,4）。然后把整個軌道分成16等分，并在1:

4：9：16處作標記。球滾下時可發(fā)現(xiàn)節(jié)拍器響時，球正好處于標記處，使學(xué)生

22

獲得si:s2:S3……=1：2：3……的感性知識。

電磁鐵

標尺

AB

圖2

②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，可完成多項力學(xué)實驗。用斜槽軌道研究勻變

速直線運動的實驗示意圖如圖2（b）所示。調(diào)節(jié)軌道成傾斜狀態(tài)（軌道標尺“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固定在軌道標尺5c

m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，測出球運動5cm（S1）的時間力（重復(fù)測三次，取平均值）。把

停止光電門依次移至標尺20cm（S2）、45cm（s3）處，同樣測得平均值t?、t3。

從數(shù)據(jù)分析可見，si：S2：S3=5:20:45=1：4：9=1：22：3\

的懿關(guān)系知…

a（a為軌道傾角），但a/g.sina,而且aVg.sina。這是因為鋼球除平動外

還有轉(zhuǎn)動，因此調(diào)節(jié)傾角可改變加速度。

如果演示丫胸的勻變速直線運動時，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，但要在離開釋放點某一距離才開始計時，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，以增加運動時間，減小計時的相對誤

差。

(2)即時速度

辱

圖3

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

尺"0”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

標尺10cm處，把停止光電門B固定在30cm處，兩光電門距離作為As】。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動。記下計時器上示數(shù)，即為鋼球

通過所需時間△3重復(fù)三次，算出4力的平均值，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。

由實驗所得的各次平均速度可見，當停止光電門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點的真實速度，即A點的

即對速度。

②用阿特武德機測即時速度的裝置如圖4所示。演示時，先使滑輪兩邊祛碼

之差等于運動中阻力，這樣祛碼作勻速直線運動。當在較重?邊祛碼上加附加祛

碼，祛碼下落時就作勻變速直線運動。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，祛碼的運動就在通過環(huán)的那瞬間由勻變速直線運動

變?yōu)閯蛩龠\動。用秒表測出由圓環(huán)到底座的距離As和所需的時間At,即可測出

祛碼通過圓環(huán)時的即時速度。上、下移動圓環(huán)位置，可以測出祛碼在不同位置（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）空氣阻力小時物體自由下落圖5所示是一種“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

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，

可在羽毛上粘上小鐵屑，再和鐵片一起裝入牛頓管，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）自由落體運動

圖4

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)鼓的電動機用可變電阻調(diào)速。演示時，調(diào)節(jié)電

動機轉(zhuǎn)速（使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動?周所需時間和落體下落到底端時間相等），當轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速

均勻后，放手讓落體下落。此時筆在紙上畫出?條曲線，取下紙，畫上位移（豎

直）和時間（水平）坐標，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），直線和曲線交點所對應(yīng)的位移就是自由落體在某一

時間的位移。由測量可得此位移（h）和時間的平方（t2）成正

可待此位移（D和時間的平方成正比.即.：.：%：?…“=

t：：t：：t：：........=1：4：9：...........,JI鑰聘時間內(nèi)發(fā)生的位移之比

依次為1：3：5：……，由此可證實自由落體運動是初速為零的勻變速直線

運動。

（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?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/2gt2,可得g=2h/t2。

水滴了?定時間后，管中的壓強將減少，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的距離山和球到B的

距離兒，由2=2（匹-匹＞/產(chǎn)即可求舐值.

此實驗可用現(xiàn)成的阿特武德機或?qū)⑿辈圮壍镭Q直裝置后使用。

作用力和反作用力

（1）圖1所示裝置可顯示浮力和物體對液體的相互作用。兩圓盤測力計A、

B分別懸掛重物和放一盛水容器，把測力計所掛重物部分或全部浸入水中，這時

測力計A的示數(shù)變小，測力計B的示數(shù)增加。重物浸入水中后，測力計示數(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力。這是一

對作用力和反作用力，其大小相同，方向相反。

圖1

潟”電磁鐵

T

圖2

(2)圖2所示裝置可顯示磁力的相互作用。兩個圓盤形測力計的拉桿上，

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)整兩圓盤測力計零點。接上電源，兩測力計示數(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。

圖3

(3)如圖3所示，兩人分別站立在兩磅秤上，豎直拉一根繩子，這時兩秤

示數(shù)發(fā)生變化，?磅秤上減少的示數(shù)和另一磅秤上增加的示數(shù)值相同。改變?nèi)说?/p>

拉力大小，兩秤增加示數(shù)和減少示數(shù)的數(shù)值總相等，可說明牛頓第三運動定律相

互作用力的關(guān)系。