高考物理实验复习大全(免费)

1、力是物体之间的相互作用

实验仪器：磁铁、小铁块；细线、钩码(学生用)

教师操作：磁铁吸引铁块。

学生操作：用细线使放在桌上的钩码上升。

实验结论：力是物体对物体的作用。

2、测量力的仪器

实验仪器：弹簧秤(2只)

弹簧秤：

(1)构造和原理弹簧秤测力原理是根据胡克定律，即F拉=F弹=kx，故弹簧秤的刻度是均匀的，构造如图。

(2)保养

①测力计不能超过弹簧秤的量程。

②测量前要注意检查弹簧秤是否需要调零，方法是将弹簧秤竖直挂起来，如其指针不指零位，就需要调零，一般是通过移动指针来调零。

③被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致。

④读数时应正对平视。

⑤测量时，除读出弹簧秤上最小刻度所表示的数值外，还要估读一位。

⑥一次测量时间不宜过久，以免弹性疲乏，损坏弹簧秤。

教师操作：两只弹簧秤钩在一起拉伸，可检验弹簧秤是否已损坏。

3、力的图示

实验仪器：刻度尺、圆规

4、重力的产生及方向

实验仪器：小球、重锤、斜面

教师操作：向上抛出小球，小球总是会落到地面。

教师操作：小球在桌上滚到桌边后总是会落到地面。

实验结论：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。

教师操作：观察重锤线挂起静止时，线的方向。

教师操作：观察重锤线的方向与水平桌面、斜面是否垂直。

实验结论：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

实验仪器：弹簧秤、钩码(100g×3只)

教师操作：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。

始终是9.8N/kg。

6、悬挂法测重心

实验仪器：三角板、悬线、不规则形状薄板(人字形梯子、绳子)

教师操作：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

实验仪器：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

实验仪器：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)

教师操作：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。

实验结论：说明玻璃瓶容积改变，发生了形变。

教师操作：激光通过二平面镜的反射，射在白墙上，在桌面加力。

实验结论：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)

实验仪器：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。

学生操作：(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。

(3)根据测量数据画出F-x图像。

实验结论：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

实验仪器：摩擦计(J2109)、弹簧测力计、钩码(一盒)

教师操作：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。

教师操作：改变摩擦面和在摩擦块上加砝码重做上边实验。

实验结论：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)

实验目的：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。

实验原理：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。

教师操作：

(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f，f，f，……，将以上结果填入下面的表格中。

(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

实验仪器：带轴的滚轮、摩擦板、弹簧测力计

教师操作：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。

实验结论：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

实验仪器：力的合成分解演示器(J2152)、钩码(一盒)、平行四

边形演示器

教师操作：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。

实验结论：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：

教师操作：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)

实验仪器：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

实验目的：验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。

实验原理：一个力F的作用效果与两个共点力F 1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。

学生操作：

(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。

实验结论：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

实验仪器：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

实验目的：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。

教师操作：

(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)

(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

实验仪器：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)

实验目的：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。

教师操作：

(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。

注意事项：

(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

实验仪器：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0.1s，

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0.5min。

(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0.5min时，0.5min的整数倍部分

由分针读出，不足0.5min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0.02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0.02秒。5个间距对应的时间为0.10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

实验仪器：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：

(1)构造

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－

1200/5.8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。

(2)保养

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0.5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。把光电门线两端的四

芯插头分别插入光电门架和计时器面板上的四芯插座中，

将两光电门和计时器连通。开启计时器电源，使计时器能正常工作：将计时方式置于“计时Ⅰ”，用手在光电门处遮一下光，计时器能计下遮光时间即为正常；将计时器计时方式置于“计时Ⅱ”，用手在任一光电门处遮一下光，再在另一光电门处遮一下光，计时器能计下两次遮光的时间间隔为工作正常。计时器的时标定为不大于1毫秒。

在滑行器中部安装挡光片，接通气源，将滑行器轻放在轨面上，使其运动起来。调整光电门的位置，使其能被挡光片有效遮光，又不妨碍滑行器运动。置计时器为“计时Ⅱ”计时方式。让滑行器从导轨一端向另一端运动，挡光片顺序通过两个光电门。计时器分别计下挡光片通过两个光电门的时间。调节处于三角形顶点位置的调平螺钉，使计时器计下的两次计时值基本相等，使滑行器从另一端向相反方向运动，计时器的两次计时值也基本相等，即可认为轨面已调平。

(4)滑块质心的调整

气垫导轨的气垫对滑行器有一定的“浮力”。这一力的方向向上并且过滑行器的几何中心。一般情况下滑行器的质心也在其几何中心。

所以，在轨面水平的条件下，滑行器应能浮在轨面上不沿轨面左右移动。但在使用气轨做实验时要在滑行器上安装挡光片等附件。如果不注意，就改变了质心位置，破坏滑行器所受重力与浮力的平衡，浮力中心会离开质心一段距离。浮力会产生以质心为轴的力矩，使滑行器在竖直平面内转动一个小的角度，形成了使滑行器沿轨面移动的分力。

这时即使轨面已经水平，滑行器仍不能浮在轨面上不动。

这时请沿长度方向移动滑行器上所安附件的位置，使装

上附件后滑行器的质心与没装附件时滑行器的质心尽量

重合。装好附件的滑行器也应能浮在轨面上不动。

数字计时器：

(1)构造

数字计时器和光电门一起组成气垫导轨的计时装

置。光电门的外形如图。它由发光器件(聚光灯泡或红外

发光二极管)和光敏器件(光敏二极管或光敏三极管)组

成。通常使光敏器件处于亮(被光照)状态，在暗(光被遮)状态时向数字计时器进出脉冲讯号，触发数字计时器计时或停计。

J0201－1型数字计时器如图。

计时器上的输入插口Ⅰ和Ⅱ分别与两个光电门相连接。计时开关扳向“1ms”挡时数码管显示计时值单位为毫秒，计时量程0－0.999秒；该开关扳向“10ms”挡时，量程为0～0.09秒。复位键又称清零键。用以清除上一次计数或计时的示数。

(2)J0201-CC型数字计时器工作状态

①“C”——计数

用当光片对任意一个光电门遮光一次，屏幕显示即累加一次。

②“S1”——遮光计时

当采用计时S1时，任一光电门遮光时开始计时，遮光结束(露光)停止计时，屏幕依次显示出遮光次数和遮光时间。即图甲中挡光条通过光电门的时间。可连续作1～255次时间，但只存储前10个数据。

③“S2”——间隔时间

当采用计时S2时，任一光电门第一次遮光时开始计时。第二次遮光时停止计时，屏幕依次显示出挡光间隔和挡光间隔的时间，即图乙中两个挡光条先后通过两个光电门之间的时间间隔或挡光片的两个边M、N通过一个光电门所用的时间。可连续作1～255次实验，只存储前10个数据。

④“T”——测振子周期

用弹簧振子或单摆振子配合一个光电门和一个挡光片做实验。“停止”计时后，屏幕依次显示n个振动周期和1个n次振动时间的总和。

⑤“a”——加速度

配合气垫导轨、挡光框、两个光电门作运动体的加速度试验。运动体上的挡光框通过两个光电门之后自动进入循环显示——挡光框通过第一个光电门的时间；挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之间的间隔时间；挡光框通过第二个光电门的时间；挡光框通过第一个光电门的速度；挡光框通过第二个光电门的速度；挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之间的运动加速度。

⑥“g”——测重力加速度

⑦“Col”——完全弹性碰撞实验

⑧“Sgl”——时标输出

(3)保养

①实验前应先调整发光器件和光敏器件的相对位置。如果二者没有对准，数字计时器在“S1”计时方式下数码管会不停地翻动、不能计时。使发光器件的光束对准光敏器件、计时器的数码管就不会再翻动。手动“复位”后显示“0”，即可开始遮光计时。

②数字计时器应按电子仪器常规保养。维修时严禁带电焊接，焊接时要将电烙铁断掉电源，用余热焊接。

小型气源：

(1)构造

小型气源为气垫导轨提供一定流量和压强的空气。

它由过滤器、离心式风机、电动机、波纹管、滤清器、减震弹簧等组成。工作时，电动机带动离心式风机旋转，空气从气源的进气口进入过滤器，进入风机后被压缩成较高压强的气体，经过波纹管(能减少压缩空气噪声)后进入滤清器，清除空气中的碳粉；(这些碳粉是电动机的碳刷产生的)，然后从气源的出气口经过塑料蛇形软管进入气垫导轨的型腔中。减震弹簧能减少机械震动产生的噪声。

国内已能生产大流量、高风压、无碳粉的低噪声气源，由于仍然使用整流子电机，气源使用一段时间后，需要取出滤清器，更换其中的泡沫塑料。

(2)保养

①为保持进入气源的空气干净清洁，实验时不要将气源放在地上。为了不使气源的振动影响滑行器的运动，也不要把气源与气轨放在同一实验台上。

②气源连续使用一般不超过90分钟。

③气源要与导轨配套。高压重滑行器的气轨要用高压气源(压强4－6千帕)，低压轻滑行器的气轨用低压气源(压强约0.3千帕)。

④使用以串激整流子电机为动力的气源，要定期更换碳刷。

教师操作：气垫导轨保持水平(水平尺处于中心位置)；数字计时器选择S2；用一只光电门；用不同的挡光片(100mm，50mm，30mm)演示平均速度；当挡光片宽度越来越小时，平均速度趋近于瞬时速度。

3、匀速直线运动

实验仪器：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(30mm) 教师操作：数字计时器选择S2；气垫导轨保持水平；使用两只光电门；用手轻推滑块，比较两个光电门示数；根据v= 计算速度，比较结果。

3.匀变速直线运动

加速度

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、

小型气源(J2126)、滑快、挡光片(30mm)

教师操作：

(1)使导轨呈倾斜状(通过调节调平螺丝使右端略高于左端，使两光电门之间的距离约30厘米。接好计时器。计时器用S2挡。

(2)接通计时器电源，把滑行器(已插上挡光条)放在导轨上靠近右边光电门处，接通气源电源，自由释放滑行器。在滑行器撞击到缓冲弹簧时立即关闭气源。记下滑行器在两光电门间运动的时间和两光电门之间的距离。记入记录表中。使计时器置零。

(3)移动左边光电门门架改变计时距离(改变10厘米左右即可)，重复步骤(2)。如此继续，多取几组S、t数据，直至左边光电门过于接近缓冲弹簧，不便于计时为止。

(4)根据所测S、t值，计算的值在实验误差范围内是否为恒量。若是，则可求出其加速度的平均值。

研究匀变速直线运动

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、滑快、挡光片(30mm)

实验目的：用气垫导轨比较精确地测定匀变速直线运动的即时速度和加速度。

实验原理：

物体(质点)过某点的即时速度等于物体经该点时足够小的位移(或足够小的时间)内的平均速度的极限

值。实验中位移ΔS在可能条件下尽量取小。测出通过ΔS所用的时间Δt，则所求得的平均速度

就可认为近似等于过该点的即时速度。

若实验测得物体在匀变速直线运动中通过某两点时的即时速度，再测得物体通过两点所用的时间t可以用公式a＝求得其加速度。

教师操作：

(1)使气垫导轨倾斜约1°以下。两光电门分别放在位置A和A1处，如图。滑行器置于A的右边，并在其上插上挡光片。把光电门接在计时器上。计时器拨到“计时Ⅱ”(S2)挡。接通计时器电源。

(2)使小型气源工作，给导轨通气。让滑行器自由下滑。从计时器上读出滑行器经过AA1的时间Δt1，在标尺上读出AA1之间的距离ΔS1，求出滑行器在AA1这段位移中的平均速度.

(3)把A1处的光电门移到A2，A3……，重复步骤2，分别测出对应的平均速度，……实验时要注意每次都使滑行器从同一位置自由滑下。

(4)分析所得的实验数据可发现，平均速度随位移减小而减小并趋向某一极限(下表中数据仅供参考)。

(5)为了近似求得此平均速度的极限值，可将计时器拨在“计时Ⅰ”挡，让滑行器从上面实验中同一位置自由滑下通过A点，测出挡光条通过A点的时间Δt A。挡光条的有效宽度ΔS A=30mm(即L有)，则可求得滑行器在挡光条遮光时间内运动的平均速度。它是在我们的装置中可能取到的过A点的最小位移内的平均速度，可近似认为是过A点时的平均速度的极限值，它接近滑行器过A点时的即时速度，见下表中最后一栏。

(6)1

光条通过A的时间t A以及通过A和A1的总时间t，可得挡光条通过A1的时间t1＝t－t A。根据挡光条的有效遮光宽度ΔS A，分别求出滑行器通过A及A1时的即时速度V A＝和VA1＝。利用步骤(2)所测得的时间Δt1，可求得a＝。

测定匀变速直线运动的加速度(学生实验)

实验仪器：打点计时器、交流电源(电火花打点计时器—220V，电磁打点计时器—4～6V)、纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线

实验目的：

(1)掌握判断物体是否作匀变速直线运动的方法。

(2)测定匀变速直线运动的加速度。

纸带处理：

(1)“位移差”法判断运动情况，设相邻点之间的位移分别为s1、s2、s3……

(A)若s2-s1=s3-s2=……=s n-s n-1=0，则物体做匀速直线运动。

(B)若s2-s1=s3-s2=……=s n-s n-1=Δs≠0，则物体做匀变速直线运动。

(2)“逐差法”求加速度

a1= ，a2= ，a3= ，

然后取平均值，即a= 。

(3)“平均速度法”求速度

v n= 。

(4)“图像法”求加速度

由v n= ，求出无数个点的速度，画出v-t图像，直线的斜率即加速度。

学生操作：

(1)把附有滑轮的轨道放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在轨道没有滑轮一端，连接好电路；再把细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面(若是电火花打点计时器，用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘)。

(2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。

(3)从三条纸袋中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间的单位，即T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面记作0，第六点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6。两相邻计数点间的距离

用刻度尺测出分别记作s1、s2 (6)

(4)求出a的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。

注意事项：

(1)要在钩码落地处放置软垫，防止撞坏钩码。

(2)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度

大小以能在约50cm的纸带上清楚的取出7-8个计数点为宜。

(3)纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。

(4)不要分段测量各段位移，应尽可能的一次测量完毕(可先统一量

出到记数起点0之间的距离)。

自由落体运动竖直上抛运动

1、阻力很小时不同物体同时下落

实验仪器：旋片式真空抽气泵(XZ)、牛顿管

教师演示：用抽气泵把牛顿管内空气抽出不同程度，观察铝片与

羽毛的下落快慢。

实验结论：空气阻力很小时(接近于真空)，铝片与羽毛同时下落。

2、测重力加速度(1)

实验仪器：铁架台、铁质小球(直径2－2.5厘米)、数字计时器(J0201

－CC)、光电门2个、米尺、学生电源、电磁铁

教师操作：

(1)按图将光电门A、B和电磁铁安装在铁架台上，调整它们的位

置使三者在一条竖直线内。当电磁铁断电释放小球后，小球能顺利通过两个光电门

(2)将数字计时器通电并调整光电门，当光电门A光路被瞬间切断时，即开始计时；当光电门B的光路被瞬间切断时，则停止计时。再接通电磁铁电源吸住小球，开始实验。切断电磁铁电源，小球落下。此时计时器显示的时间即为小球做自由落体运动通过两光电门A、B的时间Δt，实验连续做三次，然后取平均值。

(3)用米尺测出从小球开始下落的位置到两个光电门中心的距离h1、h2，由公式h1= gt12和h2= gt22，

得Δt=t2-t1= - = ( - )

Δt2= ( - )2，g=

由此就可算出所测的重力加速度。

注意事项：

(1)用电磁铁释放小球的缺点是，当切断电流后，电磁铁的磁性消失需

要一时间，铁球与电磁铁铁心可能有一些剩磁，都会使下落时间较实际值

大，引起误差。因此，上面介绍的方法是测定小球通过两光电门之间距离

所用的时间。避免了测定小球开始下落的时刻，这样就消除了上述误差。

(2)测量小球从开始下落的位置到两个光电门中心的距离h1、h2，应该

是从小球下部球表面到两个光电门中心的距离。而不是小球中心到光电门

中心的距离，因为光电门在小球下表面隔断光线时就立即开始计时。为了

提高精度，光电门的光束应该调得较细，并适当增大两光电门A、B间的

距离，使时间测量的相对误差减小。

3、测重力加速度(2)

实验仪器：铁架台、电磁打点计时器(J0203型)、米尺、重锤、夹子、

学生电源

教师操作：(1)将铁架台放于水平桌的边沿，打点计时器固定于支架的

下端并位于竖直平面内。支架底座上放一重物以保持支架的稳定。打点纸

带上端穿过计时器的限位孔，并用夹子固定起来，下端通过夹子悬挂一重

锤。

(2)接上电源，闭合开关。待打点计时器工作稳定后，放开上面的夹子

让重锤带着纸带自由下落。这时计时器在纸带上打下了一系列点。重复实验，可得几条打点纸带。

(3)在纸带上选取5－6个点，分别求出打点计时器在打这几个点时，重锤下落的速度及对应的时刻，把乘出的结果在坐标纸上以t为横坐标，以v为纵坐标，画出各点。再根据这些点画直线，直线的斜率即为利用该纸带测出的重力加速度的值。然后利用另外几条纸带分别求出重力加速度的值，最后求出这些重力加速度值的平均值，即为该地区的重力加速度值。

牛顿第一定律牛顿第三定律

1、惯性(1)

实验仪器：气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、滑块、挡光片

教师操作：气垫导轨保持水平；用手轻推滑块，手离开滑块后，合外力为零，滑块维持匀速直线运动状态。

2、惯性(2)

实验仪器：木块、小车

教师操作：突然使小车向前运动，小车上的木块向后倒。

3、惯性(3)——判断生蛋和熟蛋

实验仪器：生鸡蛋、熟鸡蛋、细绳2根

学生游戏：不敲碎蛋壳来判别一个蛋的生熟，你该怎么办呢？

这儿问题的关键就在生蛋和熟蛋的旋转情形不一样。这一点就可以

用来解决我们的问题。把要判别的蛋放到一只平底盘上，用两只手指使它

旋转。这个蛋如果是煮熟的(特别是煮得很“老”的)，那么它旋转起来就会

比生蛋快得多，而且转得时间久。生蛋呢，却甚至转动不起来。而煮得“老”

的熟蛋，旋转起来快得使你只看到一片白影，它甚至能够自动在它尖的一端上竖立起来。

这两个现象的原因是，熟透的蛋已经变成一个实心的整体，生蛋却因为它内部液态的蛋黄、蛋白，不能够立刻旋转起来，它的惯性作用就阻碍了蛋壳的旋转；蛋白和蛋黄在这里是起着“刹车”的作用。

生蛋和熟蛋在旋转停止的时候情形也不一样。一个旋转着的熟蛋，只要你用手一捏，就会立刻停止下来，但是生蛋虽然在你手碰到的时候停止了，如果你立刻把手放开，它还要继续略略转动。这仍然是方才说的那个惯性作用在作怪，蛋壳虽然给阻止了，内部的蛋黄、蛋白却仍旧在继续旋转；至于熟蛋，它里面的蛋黄、蛋白是跟外面的蛋壳同时停止的。

这类实验，还可以用另外一种方法来进行。把生蛋和熟蛋各用橡皮圈沿它的“子午线”箍紧，各挂在一条同样的线上。把这两条线各扭转相同的次数以后，一同放开，你立刻就会看到生蛋跟熟蛋的分别：熟蛋在转回到它的原来位置以后，就因为惯性作用向反方向扭转过去，然后又退转回来──这样扭转几次，每次的转数逐渐减少。但是生蛋却只来回扭转三四次，熟蛋没有停止它就早停下来了：这是因为生蛋的蛋白、蛋黄妨碍了它的旋转运动的缘故。

4、弹力的相互性

实验仪器：气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、弹簧圈2只、滑块2只

教师操作：气垫导轨保持水平；两只滑块相向运动，碰撞瞬间观察两只弹簧圈变化。

5、摩擦力的相互作用

实验仪器：三合板、遥控玩具电动小车、玻璃棒

教师操作：在桌面上并排放上一些圆杆，可用静电中的玻璃棒.在棒上

铺一块三合板，板上放一辆遥控电动玩具小车.用遥控器控制小车向前运动

时，板向后运动；当车向后运动时板向前运动。

6、静电力的相互作用

实验仪器：轻小球2个、毛皮、橡胶棒、丝绸、玻璃棒、细线2

根

教师操作：用细线拴两个小球，当两个小球带同种电荷时，相互推

斥而远离；当带异种电荷时，相互吸引而靠近。

7、磁场力的相互作用

实验仪器：小车2个、条形磁铁2个

教师操作：在两辆小车上各固定一根条形磁铁，当磁铁的同名磁

极靠近时，放开小车，两车被推开；当异名磁极接近时，两辆小车被

吸拢。

8、拉力的相互作用

实验仪器：小车(2个)、绳子

学生体验：把两辆能站人的小车放在地面上，小车上各站一

个学生，每个学生拿着绳子的一端。当一个学生用力拉绳时，两

辆小车同时向中间移动。

实验结论：

①相互性：两个物体间力的作用是相互的。施力物体和受力物体对两个力来说是互换的，分别把这两个力叫做作用力和反作用力。

②同时性：作用力消失，反作用力立即消失。没有作用就没有反作用。

③同一性：作用力和反作用力的性质是相同的。这一点从几个实验中可以看出，当作用力是弹力时，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力等等。

④方向：作用力跟反作用力的方向是相反的，在一条直线上。

9、相互作用力大小的关系

实验仪器：弹簧秤

教师操作：用两个弹簧秤对拉，观察两个弹簧秤间的作用力和反作用力的数量关系。

实验结论：

⑤大小：作用力和反作用力的大小在数值上是相等的。

牛顿第二定律

1、牛顿第二定律(1)

实验仪器：两辆质量相同的小车、两个光滑的轨道(一端带有定滑轮)、砝码(一盒)、细绳、夹子

实验方法：控制变量法。

教师操作：两辆质量相同的小车，放在光滑的轨道上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力下做匀加速运动。

(2)对本次实验中说明的两个问题

a：砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。

b：用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。

(3)实验的做法：

a：在两砝码盘中放不同数量的砝码，以使两小车所受的拉力不同。

b：打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。

(4)观察两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小。

实验现象：所受拉力大的那辆小车，位移大。

实验结论：小车的位移与它们所受的拉力成正比；对

质量相同的物体，物体的加速度跟作用在物体上的力成正

比。

教师操作：使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车

上加放砝码，以增大质量，研究加速度和质量之间的关系。

实验现象：在相同的时间里，质量小的那辆小车的

位移大；在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量

成反比。

2、牛顿第二定律(2)

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、

小型气源(J2126)、水平尺、天平、砝码、砝码盘(5g以下)、

滑块(200g以上)、挡光片、滑块配重、细线

天平：

(1)构造和原理

天平是一种等臂杠杆装置，中学常用的是物理天平，

其构造如图。

·gL1=m码·gL2,因为

天平工作原理——平衡时，m

物

L1=L2，所以m物=m码。

(2)规格

①最大载荷：即天平允许称量的最大质量。

②分度值：即游码在横梁上移动一个最小分格所代表的砝码质量。

③感量：是指指针从标尺上的平衡位置偏离一个最小分格时，天平两盘上的质量差，其单位是“g/格”。

④灵敏度：即感量的倒数，单位“格/g”。天平指针上重锤的位置越高，天平衡量的重心位置就越高，天平的灵敏度也就越高。

(3)使用方法

①先调天平水平，看底座水准仪气泡是否在中央。

②调横梁水平，把游码D移到衡量刻度的“0”处，把秤盘钓吊挂在两端刀口上，启动天平，，判断天平是否平衡，如不平衡，先将天平止动，调节配重螺母E和E′，再启动天平。如此反复操作，直至天平平衡。

③称量——左盘放物，右盘放砝码。当需要调节的砝码质量小于1g时，用移动游码的位置代替。

④每次称量完毕，应将天平止动。全部称量完毕后，将秤盘摘离刀口，置于刀口内侧。

(4)操作规则

①为了避免刀口受冲击而损坏，一切操作都应在天平止动的状态下进行。不使用天平时也应将天平止动。只是在判断天平是否平衡时才将天平启动。天平一经启动，就不能再去碰它。

②天平的负载量不可超过其最大载荷。

③砝码不得用手拿取，只能用镊子取放。从秤盘上取下砝码后应立即放回砝码盒中。

④称量时应掌握加减砝码的方法——先加大砝码，后加小砝码，在移动游码。退下来的砝码不要重复选用。

⑤天平各部分以及砝码都要防锈防蚀。高温物体、液体及带腐蚀性的化学药品不得直接放入秤盘内称量。

⑥天平称量物体的质量等于砝码总质量和游码尺上的示数之和。根据游标上最小分度应估读到克的百分位。

实验原理：

利用气垫导轨做实验来验证牛顿第二定律。在图中，当滑行器质量M远大于砝码质量m时，可以认为滑行器水平运动时受的合外力等于mg。研究质量一定时，加速度与合外力的关系，以及合外力一定时，加速度与质量的关系，即可验证牛顿第二定律。

教师操作：

(1)用天平称出滑行器、配重以及砝码盘的质量。

(2)把滑行器放上导轨，开动气源，调节调平螺丝，如果

滑行器能静止或做匀速直线运动，则可认为轨面已经调节成

水平。为了判定滑行器做的是否是匀速运动，可将数字计时

器拨到S1挡，可轻推一下滑行器(其上已装有挡光条)，若滑

行器通过两光电门时，遮光时间相等，它做的就是匀速运动。

(3)把细线一端系在滑行器上，另一端绕过定滑轮、系上

砝码盘。

(4)把计时器拨到S2挡，滑行器上装挡光条，开动气源，

用手扶住滑行器，调整其位置，使得一放手滑行器开始运动，计时器立即计时(可多练习几次)。记下滑行器通过光电门1、2所用的时间t和位移S，用公式a＝求出其加速度。

(5)往砝码盘中加砝码，每次加1～2克，不可过多(为什么)。重复步骤(4)。比较各次实验中合外力与滑行器的加速度的关系，看加速度是否与合外力成正比。

(6)保持砝码及砝码盘的总质量不变，运动的合外力不变，给滑行器加配重。重复步骤(4)，求出加不同配重时滑行器的加速度。比较滑行器(及其配重)的总质量和加速度的关系，看合外力一定时，加速度是否与质量成反比。

实验结论：物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，跟物体的质量成反比。

3、牛顿第二定律(3)

实验仪器：气垫导轨(J2125)、数字计时器(J0201

－CC)、小型气源(J2126)、天平砝码、砝码盘(5克

以下)、滑行器(质量200克以上)、滑行器配重、细

线

教师操作：

(1)把计时器拨到S1挡。使滑行器(插有挡光条)

从静止开始运动。从计时器读出挡光条经过两光电

门的时间，利用挡光条的有效遮光宽度求出滑行器

经过两光电门的即时速度V1和V2。

(2)把计时器拨到S2，使滑行器在砝码盘的拉力作用下运动，记下滑行器通过两光电门之间的位移的时间t，由公式a＝算出a。

(3)往砝码盘中逐渐增加砝码，重复步骤(2)和(3)，测出几个加速度，比较合外力与加速度的关系。看加速度是否与合外力成正比。

(4)保持砝码盘及砝码质量不变，改变滑行器的质量，重复步骤(2)、(3)，观察在外力一定时，加速度是否与质量成反比。

注意事项：

(1)保证砝码及砝码盘的总质量m远小于滑行器的质量，是提高本实验精度的关键之一。

(2)保证即时速度的测量精度才能提高加速度的测量精度。为此应使(v2－v1)之差保证有两位有效数字。

4、验证牛顿第二定律(学生实验)

实验仪器：轨道小车(J2108型)、电磁打点计时器(J0203型)、学生电源、托盘天平(200克，0.1克)或学生天平(J0104型)、砂桶、砂袋、纸带、直尺、细线、木块

实验原理：

如图，如果摩擦力可以不计，则对质量为m的砂桶和砂及质量为M的小车分别有

T=Ma (1)

mg－T=ma (2)

解得T= mg

当M>>m时，T≈mg

则(1)式变为mg≈Ma所以，如果实验测得在M一定时，a∝mg，在mg一定时a ∝，就验证了牛顿第二定律。

学生操作：

(1)用天平测出小车质量m，在砂桶内加适量的砂，用天平测出砂和桶的总质量m1(要保证m1≤0.05m)。把打点计时器固定在长木板上。

(2)把纸带系在小车上，并使纸带穿过打点计时器。把木块垫在装有打点计时器的木板一端下面，调节木块位置使小车能在木板上做匀速运动。这时，小车所受摩擦阻力与小车所受重力沿斜面方向的分力平衡(注意此时未挂砂桶)。

小车质量不变时的实验记录

放开小车，便在纸带上留下反映小车运动状况的点迹。取下纸带并编上号码。

(4)给小车换上新纸带，保持小车质量不变。往砂桶内加一些砂，并称出其质量(注意仍需保证m>>m1)。重复步骤(3)。如此做几次。对各次实验所得的纸带取好计数点，进行测量和计算，求出每条纸带对应的小车的加速度，分别记入上面的表格中。

(5)保持砂桶总质量m1不变，往小车上依次加不同数目的砂袋(其质量预先测出)，重复步骤(3)几次。把各次纸带数据记入下面的表格中。

注意事项：

(1)平衡摩擦力和保证m>>m1是减小本实验系统误差的关键。采用上述“垫板法”平衡摩擦力，不仅操作方便，而且在改变小车质量的实验中不需再调。这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的。所用长木板各部分的平滑程度尽可能要一致。最好不上漆，刨平后用零号砂纸打磨一下即可。调匀速时，先进行目测，最后应打一条纸带观察，看是否调到匀速了。为了保证m>>m1，小车质量应足够大。如果所用小车质量较小，可在小车内装一些砝码以增加总质量。在精确度要求不太高时，砂桶总质量最大不超过小车质量的5%。这时可在两位有效数字的精度上验证定律。例如，小车质量为200克，则砂桶最大不超过10克。若需砂桶质量调节范围大一些，则应增大小车质量。

(2)本实验的数据处理主要是用打点纸带测算加速度，可以用速度－时间图象求加速度。

(3)分析实验数据验证牛顿第二定律时，可以用比例法验证：即看比值，，……等在实验误差范围内是否为同一恒量(等于小车质量m)；乘积m1a1，m2a2，m3a3……等是否为同一恒量(等于加速力F)；也可以作出a－F图像和a－图像，看图像是否为直线来验证。由于是验证性实验，可以预先让学生分析作a －m图像(双曲线)的弊端，得出作a－图像的优点。

(4)如果平衡摩擦力做得不好，则图像不会通过坐标原点；如果不满足m>>m1的条件，图像将会是一条曲线。出现后一种情况时，可以采用保证运动系统(小车和砂桶)的总质量不变来消除。办法是，预先在小车内装几个小砝码，在需要改变加速的力时，把这些砝码移少量到砂桶内。只要摩擦力能得到较好的平衡，就可以得到过坐标原点的直线。不过，在计算质量时，应把砂桶的总质量考虑在内。

3.3 超重和失重现象

1、超重、失重

实验仪器：弹簧测力计、钩码(学生每2人一组)

学生操作：在弹簧下挂一只砝码，当保持为静止状态(或匀速向上或向下运动)时，弹簧示数等于砝码的重力大小，当手提弹簧向上加速(或向下减速)时，其示数大于砝码重力大小。当手提弹簧向下加速(或向上减速)时，其示数小于砝码重力的大小。

2、完全失重

实验仪器：下面扎孔的可乐瓶；重物(2块)、纸条

教师操作：在可乐瓶下面扎一些小孔，装上水后水从小孔喷出.把水瓶抛出，观察喷水情况会怎样变化(先观察上抛时的现象，再观察下抛的情况)。

实验结论：抛出后水处于失重状态，对瓶无压力，水不喷。

教师操作：两重物夹一张纸条，放在桌面上时，纸条抽不出来；把两重物抛出，纸条很容易抽出。

实验结论：重物抛出后处于失重状态，对纸条没有作用力。

4. 曲线运动

4.1 曲线运动的条件运动的合成与分解

1、曲线运动的条件

实验仪器：小球、绳；铁球、磁铁、斜槽

教师操作：拴着绳的小球在桌面上作圆周运动，绳子的拉力改变小球速度的方向。

教师操作：斜槽上滚下的铁球沿直线前进；在旁边放上磁铁后，铁球运动方向改变。

实验结论：合外力与速度不在同一直线上时，物体作曲线运动。

2、曲线运动速度的方向

实验仪器：雨伞、水(或沙轮、铁)

教师操作：把水倒在张开的雨伞上，转动雨伞。

实验结论：曲线运动中，速度方向是时刻改变的，在某时刻的瞬时速度方向在曲线的这一点的切线方向上。

3、运动的合成

实验仪器：运动合成演示器(J2170)、停表

教师操作：演示两个分运动并计时；演示合运动并计时。

实验结论：合运动与分运动具有等时性。

4.2 平抛运动

1、平抛运动与自由落体运动

实验仪器：平抛竖落仪(J04228)

教师操作：组装仪器；使底座成水平状态，将两个钢球分别放置在角铁两端的圆窝内，压下扳机，在弹簧的拉力下，角铁发生转动，左边钢球离开圆窝做平抛运动，同时右端角铁后退，右边钢球做自由落体运动；变换弹簧的拉孔，重复实验。

实验结论：在同一高度上的两个物体，同时开始运动，一个做自由落体运动，另一个做平抛运动，不论平抛物体的水平初速度有多大，它与自由下落的物体总是同时落地的；平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。

2、平抛运动与水平匀速直线运动

实验仪器：钢球(2个)、斜槽(2个)、水平槽、铁架台

教师操作：把两个斜槽上下固定在铁架台上，使水平槽与下边斜槽末端保持在同一水平面上；使两个钢球从两个斜槽的同一位置释放，上边钢球滑出斜槽后做平抛运动，下边钢球在水平槽上作匀速直线运动。

实验现象：两个钢球在水平槽的某一位置碰在一起。

实验结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。

3、研究平抛物体的运动(学生实验)

实验仪器：平抛运动实验器(J2154)、学生电源、白纸、复写纸

实验目的：

(1)描出平抛物体的运动轨迹。

(2)求出平抛物体的初速度。

实验原理：平抛运动可以看作是两个分运动——水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动——的合成；用小球描出平抛运动的轨迹，测出曲线上任一点的坐标x和y，就可以根据平抛运动的公式x=vt 和y= gt2求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。

学生操作：

(1)组装仪器，接通电源(DC4～6V)；通过底板四只调平螺栓调整重锤线，使其与平板上标线平行，使导轨末端与重锤线垂直。