力学实验大全Word下载.docx
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向上抛出小球，小球总是会落到地面。
小球在桌上滚到桌边后总是会落到地面。
地球对它附近的一切物体都有力的作用，地球对它周围的物体都有吸引的作用。
观察重锤线挂起静止时，线的方向。
观察重锤线的方向与水平桌面、斜面是否垂直。
重力的方向与水平面垂直且向下，而不是垂直物体表面向下。
5、重力和质量的关系
弹簧秤、钩码（100g×
3只）
将质量为100g的3只钩码依次挂在弹簧秤上，分别读出它们受到的重力为多少牛，将数据记在表格中，做出相应计算。
质量m（kg）
重力G（N）
重力与质量的比g（N/kg）
物体的质量增大几倍，重力也增大几倍，即物体所受的重力跟它的质量成正比，这个比值始终是kg。
6、悬挂法测重心
三角板、悬线、不规则形状薄板（人字形梯子、绳子）
在A点用线将不规则物体悬挂起来；
在B点将不规则物体悬挂起来，两次重锤线的交点即是重心。
（若条件许可，可用梯子、绳子测出人的重心位置。
）
7、重心位置会发生改变
100元面值人民币
学生游戏：
人民币放于墙附近，学生5～6人，脚跟、屁股不离墙，腿不打弯，谁够到100元就归谁。
游戏结论：
没有人能够完成这个动作——重心前移，屁股顶在墙上不能后撤，人会向前倒。
8、显示微小形变
平面镜及支架（2组）、半导体激光光源；
装满红色水带细管的玻璃瓶（椭圆柱体型）
先沿短轴方向捏压玻璃瓶，细管中水面上升，后沿玻璃瓶长轴方向捏压，细管中水面不但没有上升，反而还下降了。
说明玻璃瓶容积改变，发生了形变。
激光通过二平面镜的反射，射在白墙上，在桌面加力。
反射光向下移动，说明两平面镜向中间倾斜，桌面发生形变。
9、胡克定律——弹力和弹簧伸长的关系（学生实验）
弹簧（不同的多根）、直尺、钩码（一盒）、细绳、定滑轮
实验目的：
探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。
实验原理：
弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。
这样弹力的大小可以通过测定外力而得出（可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力）；
弹簧的伸长可用直尺测出。
多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。
（1）用直尺测出弹簧的原长l0.
（2）将弹簧一端固定，另一端用细绳连接，细绳跨过定滑轮后，下面挂上钩码，待弹簧平衡后，记录下弹簧的长度及钩码的重量。
改变钩码的质量，再读出几组数据。
1
2
3
4
5
6
7
弹簧原长l0（cm）
钩码重量F（N）
弹簧现长l（cm）
弹簧伸长量x（cm）
（3）根据测量数据画出F-x图像。
在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
10、影响滑动摩擦力的因素
摩擦计（J2109）、弹簧测力计、钩码（一盒）
将摩擦板水平放置平稳，摩擦块置于其上，用测力计牵引摩擦块，可测得最大静摩擦力，待匀速拉动后，可测得滑动摩擦力。
改变摩擦面和在摩擦块上加砝码重做上边实验。
通过实验数据可验证摩擦力与正压力和摩擦系数有关，与摩擦面大小无关。
11、摩擦系数
摩擦计（J2109）、轨道小车（J2108）、钩码（J2106）、砝码、砝码盘、坐标纸、长毛巾、棉布、玻璃板、测力计（J2104）
通过实验进一步明确决定滑动摩擦力大小的因素，掌握测定滑动摩擦系数的原理和方法。
一个物体在水平面上做匀速直线运动时，物体所受的滑动摩擦力与外界施加的水平拉力是一对平衡力。
测出物体所受的水平拉力即可求得水平面对物体的摩擦力，由f＝μN即可求出物体与水平面间的滑动摩擦系数。
（1）将一端装有定滑轮的长木板放在水平桌面上，调节木板成水平状态。
（2）用测力计称出摩擦块所受的重力，将摩擦块放在长木板上，用细线将摩擦块跨过滑轮与砝码盘相连，如图。
注意调整滑轮的高度，使线与木板表面平行。
（3）逐渐在砝码盘中加砝码，直到用手推动一下摩擦块后，摩擦块能在木板上做匀速直线运动为止。
称出砝码盘和砝码的总重，即求出此时摩擦块所受的摩擦力f（应重复几次求平均值）。
摩擦块对木板的压力N等于摩擦块所受的重力。
（4）依次在摩擦块上加50克、100克、150克、200克、250克钩码，即改变摩擦块对木板的压力N，重复以上实验可发现摩擦块所受的摩擦力变大。
分别记下摩擦块所受的摩擦力f1，f2，f3，……，将以上结果填入下面的表格中。
实验次数
压力FN（N）
摩擦力f（N）
平均值
（5）以滑动摩擦力f为纵坐标，压力N为横坐标，在坐标纸上描出滑动摩擦力与正压力之间的关系图象（图象应为过原点的直线）。
（6）求出图象的斜率k＝tga，此即摩擦块与木板之间的滑动摩擦系数μ。
（7）在长木板上依次铺上长毛巾、棉布、玻璃板，重复以上实验方法（3），确定在压力相同的情况下，摩擦块所受滑动摩擦力与接触材料表面情况之间的关系。
（8）在以上实验中，将摩擦块由平放改为侧放，即改变摩擦块与木板接触面积的大小，测出相应的滑动摩擦力，观测在压力和接触面情况相同的条件下，滑动摩擦力的大小与接触面积有无关系。
测定时每次都应使拉线与水平木板表面平行。
12、滑动摩擦力与滚动摩擦力比较
带轴的滚轮、摩擦板、弹簧测力计
将摩擦板水平放置平稳，固定滚轮不让滚动，置于摩擦板上，用测力计牵引滚轮，待匀速拉动后，可测得滑动摩擦力；
取消固定让滚轮滚动，待匀速拉动后，可测得滚动摩擦力。
通过比较数据，可验证滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力。
13、共点力的合成与分解
力的合成分解演示器（J2152）、钩码（一盒）、平行四边形演示器
把演示器按事先选定的分力夹角和分力大小，调整位置和选配钩码个数；
把汇力环上部连接的测力计由引力器拉引来调节角度，并还要调节拉引力距离，使汇力环悬空，目测与坐标盘同心；
改变分力夹角，重做上边实验。
此时测力计的读数就是合力的大小；
分力夹角越小合力越大，分力夹角趋于180度时合力趋近零。
力的合成分解演示器：
用平行四边形演示器O点孔套在坐标盘中心杆上，调整平行四边形重合实验所形成四边形，用紧固螺帽压紧，学生可直观的在演示器上看出矢量作图。
14、验证力的平行四边形定则（学生实验）
方木板、白纸、橡皮筋、细绳套2根、平板测力计2只、刻度尺、量角器、铅笔、图钉3-5个
验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。
一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共点作用效果都是把橡皮筋拉伸到某点，所以F为F1和F2的合力。
做出F的图示，再根据平行四边形定则做出F1和F2的合力Fˊ的图示，比较Fˊ和F是否大小相等，方向相同。
（1）白纸用图钉固定在方木板上；
橡皮筋一端用图钉固定在白纸上，另一端拴上两根细绳套。
（2）用两只测力计沿不同方向拉细绳套，记下橡皮筋伸长到的位置O，两只测力计的方向及读数F1、F2，做出两个力的图示，以两个力为临边做平行四边形，对角线即为理论上的合力Fˊ，量出它的大小。
（3）只用一只测力计钩住细绳套，将橡皮筋拉到O，记下测力计方向及读数F，做出它的图示。
（4）比较Fˊ与F的大小与方向。
（5）改变两个力F1、F2的大小和夹角，重复实验两次。
在误差允许范围内，证明了平行四边形定则成立。
注意事项：
（1）同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：
将两只弹簧测力计钩好后对拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，则可选，若不同，应另换，直到相同为止；
使用时弹簧测力计与板面平行。
（2）在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。
（3）画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外；
要严格按力的图示要求和几何作图法作图。
（4）在同一次实验中，橡皮筋拉长后的节点O位置一定要相同。
（5）由作图法得到的F和实验测量得到的Fˊ不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为是F和Fˊ符合即可。
误差分析：
（1）本实验误差的主要来源——弹簧秤本身的误差、读数误差、作图误差。
（2）减小误差的方法——读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两个力的对边一定要平行；
两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力Fˊ的误差ΔF也越大，所以实验中不要把θ取得太大。
15、研究有固定转动轴物体的平衡条件
力矩盘（J2124型）、方座支架（J1102型）、钩码（J2106M）、杠杆（J2119型）、测力计（J2104型）、三角板、直别针若干
通过实验研究有固定转动轴的物体在外力作用下平衡的条件，进一步明确力矩的概念。
（1）将力矩盘和一横杆安装在支架上，使盘可绕水平轴自由灵活地转动，调节盘面使其在竖直平面内。
在盘面上贴一张白纸。
（2）取四根直别针，将四根细线固定在盘面上，固定的位置可任意选定，但相互间距离不可取得太小。
（3）在三根细绳的末端挂上不同质量的钩码，第四根细绳挂上测力计，测力计的另一端挂在横杆上，使它对盘的拉力斜向上方。
持力矩盘静止后，在白纸上标出各悬线的悬点（即直别针的位置）和悬线的方向，即作用在力矩盘上各力的作用点和方向。
标出力矩盘轴心的位置。
（4）取下白纸，量出各力的力臂L的长度，将各力的大小F与对应的力臂值记在下面表格内（填写时应注明力矩M的正、负号，顺时针方向的力矩为负，反时针方向的力矩为正）。
（5）改变各力的作用点和大小，重复以上的实验。
次数
F（N）
L（m）
M（N·
m）
ΣM（N·
（1）实验时不应使力矩盘向后仰，否则悬线要与盘的下边沿发生摩擦，增大实验误差。
为使力矩盘能灵活转动，必要时可在轴上加少许润滑油。
（2）测力计的拉力不能向下，否则将会由于测力计本身所受的重力而产生误差。
测力计如果处于水平，弹簧和秤壳之间的摩擦也会影响结果。
（3）有的力矩盘上画有一组同心圆，须注意只有受力方向与悬点所在的圆周相切时，圆半径才等于力臂的大小。
一般情况下，力臂只能通过从转轴到力的作用线的垂直距离来测量。
16、共点力作用下物体的平衡
方木板、白纸、图钉、橡皮条、测力计3个（J2104型）、细线、直尺和三角板、小铁环（直径为5毫米的螺母即可）
通过实验掌握利用力的平行四边形定则解决共点力的平衡条件等问题的方法，从而加深对共点力的平衡条件的认识。
（1）将方木板平放在桌上，用图钉将白纸钉在板上。
三条细线将三个测力计的挂钩系在小铁环上。
（2）将小铁环放在方木板上，固定一个测力计，沿两个不同的方向拉另外两个测力计。
平衡后，读出测力计上拉力的大小F1、F2、F3，并在纸上按一定的标度，用有向线段画出三个力F1、F2、F3。
把这三个有向线段廷长，其延长线交于一点，说明这三个力是共点力。
（3）去掉测力计和小铁环。
沿力的作用线方向移动三个有向线段，使其始端交于一点O，按平行四边形定则求出F1和F2的合力F12。
比较F12和F3，在实验误差范围内它们的大小相等、方向相反，是一对平衡力，即它们的合力为零。
由此可以得出F1、F2、F3的合力为零是物体平衡的条件，如果有更多的测力计，可以用细线将几个测力计与小铁环相连，照步骤2、3那样，画出这些作用在小铁环上的力F1、F2、F3、F4……，它们仍是共点力，其合力仍为零，从而得出多个共点力作用下物体的平衡条件也是合力等于零。
（1）实验中所说的共点力是在同一平面内的，所以实验时应使各个力都与木板平行，且与木板的距离相等。
（2）实验中方木板应处于水平位置，避免重力的影响，否则实验的误差会增大。
描述运动的基本概念匀速运动
1、时间与时刻
作息时间表、停表、电磁打点计时器、电火花打点计时器
停表（秒表）：
（1）构造
①外壳按钮——使指针启动、停止和回零。
②表盘刻度——如图所示，长针是秒针指示大圆周的刻度，其最小分度一般是，秒针转一圈是30s；
短针是分针，只是小圆圈的刻度，其最小分度值常见为。
（2）使用方法首先要上好发条，它上端的按钮用来开启和止动秒表。
（3）读数方法所测时间超过时，的整数倍部分由分针读出，不足的部分由秒针读出，总时间为两针示数之和。
（4）注意事项
①检查秒表零点是否准确。
如不准，应记下其读数，并对读数作修正。
②实验中切勿碰摔秒表，以免震坏。
③实验完毕，应让秒表继续走动，使发条完全放松。
④对秒表读数时一般不估读，因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停在两小格之间，所以不能估读出比最小刻度更短的时间。
电磁打点计时器：
（1）调节和固定
电磁打点计时器使用时应先固定。
它的底座上有两条凹槽，可用台夹将它固定在实验桌的边沿或斜面的一端，注意使纸带的中心线位于物体的运动方向上或与斜面另一端的定滑轮凹糟的方向一致。
如果单独使用打点计时器，也可用台夹将它固定在铁支架的支杆上。
把打点计时器接入50赫6伏的正弦交流电源（J1202型或J1202－1型学生电源，打点计时器在4～6伏范围内能正常工作），让打点计时器开始工作，观察振动片的振动是否均匀。
如果振动不均匀，可调节振动片的调节螺母，直到打点均匀有力，声音清晰、不拖尾巴。
表示打点计时器已能正常工作。
然后关闭电源。
给打点计时器装上复写纸片，移动复写纸的转轴，使复写纸压入压纸框架下。
从纸带限位孔穿入纸带，经复写纸下从另一限位孔穿出。
接上电源，使打点针工作，调节打点针的高低，以刚好能在纸上打出点为准，尽量减少打点针与打点纸带的接触时间。
（2）构造和原理
J0203型电磁打点计时器为磁电式结构，其构造如图。
当线圈通以50赫的交流电时，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。
由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为秒。
图为半个周期时的情况。
振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时。
便打上一系列点，相邻点之间对应的时间为秒。
5个间距对应的时间为秒。
（3）频率检查
打点计时器的计时精度主要由振动片的振动频率所决定。
由于振动、碰撞等原因可能使打点频率偏离正常范围（包括出现频率偏移和频率不稳等现象），影响它的正常工作。
实验前可检查其频率是否正常。
这里介绍用示波器检查打点频率的方法。
将打点计时器的线圈接入6伏交流电源，振动片接示波器的“y输入”（不能使用旋松
紧固螺钉或夹在振动片上的方法连结，可用导线绕在振动片的固定螺钉上，避免影响振动频率），限位板接示波器的“接地”端，如图。
当打点针与限位板不接触时，示波器y输入上就有一个感应交流电压的正弦信号输入；
当打点针与限位板接触时，y输入电压为零，因此在正弦波上留下一个缺口。
若打点器的振动频率稳定，打点针与限位板碰击的时机相同，则正弦波上的缺口位置始终一致；
若打点器的振动不稳定，打点针与限位板碰击时机不等，各次缺口出现的位置不同，由于视觉暂留的作用，正弦波看来就会有两个缺口，这时打点纸带上会出现重复性的“双点”。
仔细调节振动片的固定螺钉，直到示波器显示的正弦波只出现一个缺口，打点器的振动频率就核准好了。
（4）造成打点计时器频率不稳或出现“双点”的原因及解决办法
①当振动片的固有频率与电源频率（50赫）相一致时，振动片便产生与电源频率同步的振动，即发生共振，此时打点周期与电源周期一致。
若振动片的固有频率偏离工作电源频率，就会出现打点周期不稳的情形。
振动片的固有周期主要由它的长度决定。
所以可通过调节振动片的长度来调整它的固有周期。
松开振动片的固定螺钉，逐步改变振动片的长度，并观察振动片的振幅，当振幅最大时，表明振动片的固有频率与电源频率一致。
②振动片在线圈框架中的位置及在磁铁之间的位置都必须位于正中间，否则会出现打点周期不稳的现象。
如发现振动片周期不稳，可松开振动片的紧固螺钉，改变垫片的厚度，使振动片位于正中间。
电火花打点计时器：
电火花计时器的外形如图所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用。
使用时电源插头直接插在交流220伏插座内，将裁成圆片（直径约38毫米）的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带（20×
700mm2）从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间，这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度。
也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验，例如在简易电火花描迹仪的导轨上就是这样放置的。
还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；
用电火花计时器做测量自由落体的加速度实验就是这样做的。
墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以使用4次，从而降低了实验成本。
电火花计时器使用中运动阻力极小（这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的），因而系统误差小，记时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉冲周期漂移不大于50微秒，这一方面也远优于电磁打点计时器），同时它的操作简易，学生使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于500微安）。
2.平均速度与瞬时速度
数字计时器（J0201-CC）、气垫导轨（J2125）、小型气源（J2126）、水平尺、滑快、挡光片
气垫导轨：
气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。
空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。
滑行器就浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。
使实验结果接近理论值。
配用数字计时器或高压电火花计时器记录滑行器在气轨上运动的时间，可以对多种力学物理量进行测定，对力学定律进行验证。
气垫导轨按其直线度是否可调分为普通式（不可调式）和可调式两种型式。
该产品以轨面长度为主参数。
主参数系列有800毫米、1200毫米、1500毫米和2000毫米四种，前两种规格适合中学物理实验使用。
气垫导轨还可以按照其所需的工作压强和滑行器质量分为高气压、重滑行器及低气压、轻滑行器两类。
前者性能好，但价格略高，后者性能稍差，价格较低。
上图中画的气轨为1200毫米、高气压可调式气轨。
上图J2125型气垫导轨，它是低气压；
轻滑行器、直线度不可调式气轨。
上图为J2125－1型气垫导轨，它是另一种高气压、重滑行器、直线度可调式气垫导轨。
上图为J2125－2型气垫导轨，它是高气压、重滑行器、直线度不可调式气垫导轨。
气垫导轨实验中的运动物体为滑行器（又称滑块），右图为L－QG－T－1200/型气垫导轨的滑行器。
滑行器上部有五条“T”形槽，可用螺钉和螺帽方便地在槽上固定各种附件。
下面的两条“T”形槽的中心正好通过滑行器的质心，在这两条槽的两端安装碰撞器或挂钩，
可使滑行器在运动过程中所受外力通过质心。
在这两条槽的中部加装配重块后滑行器的质心不会改变高度。
①气垫导轨是一种精度较高的现代教学仪器。
轨道面的直线度，粗糙度，滑行器内角及表面的平面度都有较高要求，切忌振动、重压。
严防碰伤和划伤。
不允许在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。
②实验前一定要检查气孔是否通畅，如有小孔被堵塞，滑行器运动到该处就会受到影响，甚至会停住不动。
如有小孔被堵塞，应该用细钢丝（直径小于毫米）捅开。
③滑行器的运动速度不宜过低，否则当外界因素变化时（如室内气流量不稳、压力不均时，会影响滑行器的运动）。
一般来说，滑行器的运动速度应大于50厘米/秒。
④导轨使用时应安放在结实、牢固的实验台上。
如实验台单薄会影响导轨调水平。
如欲使导轨成斜面、可在调平螺钉下面加定高垫块。
⑤导轨应放于清洁干燥的环境中，长期不用应用塑料套遮盖，防止灰尘。
（3）调平
气轨在使用前应调节轨面成水平。
因为轨面不水平会使滑行器所受的重力产生与导轨长度方向平行的分力，由于滑行器是“飘浮”在气垫上的，任何微小的分力都会给滑行器以附加的加速度，因而增加实验的误差。
气轨的调平可按下列两种方法之一进行。
①静态调平法
气垫导轨的调平螺钉一般是按等腰三角形的三个顶点分布的。
先调节位于三角形底边两端的调平螺钉，使轨面在与长度垂直方向上达到目视水平。
然后向导轨通气，将滑行器轻放在轨面上，调节位于三角形顶点位置的螺钉，使滑行器在将要进行实验的运动范围内停住不动或无明显移动，则可认为轨面已经调平。
注意在即将调平时要以很小的角度旋转调平螺钉，以免调节过量。
②动态调平法
将两个光电门按实验需要拉开一段距离安装在导轨上，使其指针对准导轨上标尺刻度。
把
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