力学演示实验研究

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指导老师班级物理082班姓名学号

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力学演示实验研究

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实验目的一、一、实验目的

1、熟悉中学力学常用仪器的使用，熟练力学仪器的操作步骤要领；

2、参与实验操作过程，领会力学实验的设计思想，获得实验体验；

3、明确实验原理，掌握操作步骤和要领，初步感知实验设计过程；

4、探讨结合实验的教学方法，提高教学技能；

5、提高实验演示技能，训练边讲解边演示的技能；

6、在力学仪器中发现新知，进行相关的改良创新；

7、学会与他人合作实验，提高群体意识与合作能力。

实验器材二、二、实验器材

1、微小形变演示仪器：托里拆利演示仪、带有细管的墨水瓶（补充）、

光路放大装置（补充）

2、验证动量守恒仪器：牛顿撞撞球

3、验证液体的表面张力仪器：将钢筋制成不同形状的套件

4、验证分子之间的引力的仪器：铅块

5、验证能量守恒的仪器：滚筒、滚摆、动能势能演示仪、离心轨道

6、演示重心的仪器：金属片、不倒翁、钢架、木块组

7、演示向心力、离心力仪器：“颠倒之舞”、离心器、离心轨道

8、模拟波的干涉衍射：水波演示仪、

9、演示反冲现象：反冲现象演示仪

10、探究力矩平衡：演示力矩盘、

11、验证牛顿第一定律：带支柱和簧片的小球系统

12、验证做功或摩擦生热：带木塞的钢管、空气压缩引火仪

13、验证超重与失重：超重失重演示器

14、力学综合演示器材：高中力学演示板

三、实验过程和实验数据三、实验过程和实验数据

3.1微小形变演示仪器

在物理实验教学中，经常会遇到要演示一些变化效应微弱的物理现象，为使实验效果明显，可见度大，通常要采用放大手段。物理实验中常用的放大手段或方法有杠杆放大，光点反射放大，点光源投影放大，投影仪放大，弱电流放大等。

3.1.1托里拆利演示仪

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一根金属丝与指针连接，当用打火机给金属丝加热

时，指针会向下偏转，说明支点的另一端长度变大。这说

明金属丝受热膨胀，长度伸长。用一根长指针很容易分析

得出上述结论。所以这个仪器是一个比较理想的演示微小

形变的仪器。

3.1.2带有细管的墨水瓶（补充）

右图所示为用椭圆墨水瓶演示固体形变的实验。双手用劲紧捏瓶时，难以观察出瓶体本身的形变。但是若在瓶中插入毛细管，当用手沿

瓶短轴方向紧捏时，毛细管中的红色液面会明显上升；当沿

瓶长轴方向紧捏时，毛细管中的液面会明显下降。可见，放

大后的形变效应十分显著。

细管液面升降放大法是通过透明细管中的有色液面的上

升或下降来反映某种物理量(如体积、温度、压强、热量、

内能等)的微小变化，其显著程度取决于细管直径的大小。

细管液面升降放大法在热学演示实验中用得比较多。如用空

气温度计或微小压强计等来演示诸如比热实验，热辐射实

验，液体蒸发致冷实验，焦耳定律实验，克服摩擦力做功增

加内能实验等，实际上就是运用了细管液面升降放大法。

3.1.3光路放大装置（补充）

右图为演示桌面微小形变的实验装置。一束光线依次被平面镜M和N反射，最后射到刻度尺L上，形成一个光点，当用力压桌面，镜子就要向箭头所示的方向倾斜，由于两面镜子之间的距离较大，光点就会在刻度上有明显的移动，而把桌面的微小形变显示出来。

光点反射放大法是使光的反射角的微小变化通过反

射线投射到远处光屏上的光点的移位来显示，其变化的

显著程度取决于反射镜至光点投射之间的距离。这种放

大法通常也叫“光杠杆放大法”。

此实验正是利用光在均匀媒介中的直线传播和平面

镜组对光线的两次反射，由两次反射角的变化使反射线

在刻度尺L上的明显移位设计而成。光点反射法是物理

实验中常用的放大方法。如卡代迪许设计的测量万有引

力的著名扭秤装置，就是巧妙地运用了光点反射放大法

才解决了测量石英丝微小扭转角的难题，进而算出两球

间的引力。

为了探究力能否使玻璃瓶发生形变，小林把玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞塞紧瓶口，组装好的实验装置如下图所示．其中，细玻璃管上有刻度，便于

观察细玻璃管内水面的变化．

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3.1.4微小形变探究案例

小林用力挤压玻璃瓶壁，发现细玻璃管内水面上升了．于是他得

出结论：细玻璃管内水面上升，表明力使玻璃瓶发生了形变．小华却

认为：细玻璃管内水面上升，可能是由于手挤压玻璃瓶壁时，瓶内水

的温度升高所致，因此不能说明力使玻璃瓶发生了形变．

要求只利用下图所示的装置，通过实验证明力能使玻璃瓶发生形

变．请你写出主要实验步骤和相应的实验现象．

主要实验步骤

1）在装置中装入35℃的温水，并记录此时细玻璃管中水面所在的刻度H1。（因为手的温度大约就是这个温度，可以避免热传递的产生。）

2）用力挤压玻璃瓶，并记录现在细玻璃管中水面所在的刻度H2。

实验现象：H2＞H1（细玻璃管中水面上升）

实验结论：力能使玻璃瓶发生形变。

3.1.4关于演示微小形变仪器的改进

微小形变演示器高中物理力学部分用力压玻璃瓶时，细管中液体上升，而温度计的温度不变。用来显示坚硬物体发生的微小形变。它可以排除学生由于液面上升是热膨胀所致的思想，从而否认力使物体发生形变。使问题变得更具体简单。

封闭空气或盛装液体于微小形变演示器中，调节毛细管中气柱或液柱高度刚好置于管中部，然后用两手掌握住玻璃瓶稍用力挤压，液柱或气柱子上升可明显将微小形变放大。

3.2验证动量守恒仪器

/动量守恒摆球3.2.1牛顿撞撞球牛顿撞撞球/

将几个小钢球用细线连接，然后将他们悬挂在同一

高度，先将一个球张开一定的角度，然后释放，我们发

现，实验现象是最外面的一个小球谈了出去。我们继续

做实验，如果将五个小球从左到右编号为1、2、3、4、

5，那么有如下实验结果。次数

第一次

第二次

第三次

第四次去碰撞的小球编号1

1、21、2、31、2、3、4弹出去的小球编号54、53、4、52、3、4、5

在理想的过程中，动量守恒，能量守恒，中间的小球由于质量相同，发生了速度的交换，才能保证实验出现的现象。

3.2.2关于碰撞中的动量守恒的教学关于碰撞中的动量守恒碰撞中的动量守恒的教学

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][实验原理实验原理]

一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边

小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运

动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相

等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞

出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要

分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小

球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰

撞后在空中飞出的水平距离s1'和s2'，若m1s1在实验误

差允许范围内与m1s1'+m2s2'相等，就验证了两小球碰撞前后总动 …… 此处隐藏：11315字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……