【正文】 條件和阿基米德定律。自制水輪機 　　水輪機可按下面的方法自制：找一根圓木棍做軸，把幾個同樣大小的香脂盒（或半瓣乒乓球）釘在軸上作為葉片，在軸的兩頭斷面的正中處垂直地釘進兩只鐵釘，再讓鐵釘穿在木板支架上的兩只小號“羊眼”的孔中，這樣水輪機轉動起來就很靈活了。另一方面重力勢能隨著重物高度的降低由最大逐漸減至最小。然后很快抽開手，讓重物自由落下，以后重物就在2兩位置之間來回振動。動能、重力勢能、彈性勢能的轉化 【器材】　　彈簧（或橡皮筋），金屬重物，支架。當把擺球拉向一側后放開，擺球便在彈簧的彈力作用下振動起來，由于擺球的懸線很長，擺球在不大的范圍內可以看作是在同一水平線上運動，這樣與彈簧振子的情況基本一致。然后振子又在彈力的作用下向相反方向運動，重復上述過程，周而復始。　　從能量的轉化來看，振子被拉向一側，彈簧因形變（一根彈簧被拉長，另一根被壓縮）而具有彈性勢能。動能和彈性勢能的轉化 【器材】　　彈簧振子（或者單擺、輕質彈簧2根、支架）。由于慣性，擺球繼續(xù)擺動，在擺球上升的過程中，速度越來越小，動能又逐漸轉化為勢能，在最大高度時動能為零，勢能最大。演示時，將擺球拉偏至一定高度放下，讓學生觀察擺球的擺動情況。然后用手將鋸條端部扳下一段距離，然后放開，棋子即被彈起一高度，從扳下的距離和彈起的高度同樣可以得出，物體的彈性形變越大，它的彈性勢能就越大的結論?！　Q一根同樣長短的粗橡皮筋重做實驗，可以看到在使它們產生同樣形變（即鉤碼拉下同樣距離）以后，它們對鉤碼做的功是不同的，粗的橡皮筋（彈性較好）將鉤碼彈起較高，這說明，一個物體的彈性越好，它的彈性勢能也越大。【操作】　　如圖10－3那樣將橡皮筋懸掛于鐵支架上，在橡皮筋的下端懸掛鉤碼或其他重物，再在橡皮筋的一側豎立一把5厘米分度的刻度尺。在高度一定的情況下，被舉高的物體的質量大，所具有的重力勢能也大。說明舉高的物體在下落過程中能做功，具有重力勢能。　?。?）將兩電池滾下時紙盒被推動的距離相比較，可以得出：質量不同的物體在滾下的速度相同時，物體的質量越大，紙盒被推動得越遠，物體對紙盒做的功也越多，即它的動能也越大。可以看到，在滾動過程中，二者速度的變化情況基本一樣，它們到達斜面末端的速度也是一樣的?！　。?）每次電池滾下應對準紙盒中部，以保證電池與紙盒一道作直線運動?！　。?）再讓電池從斜面頂端滾下撞在紙盒上，將紙盒推動一段距離，同樣重復實驗幾次，在紙盒停下的平均位置插一標志?！静僮鳌俊　⒈“宓囊欢藟|起，成為一個斜面（圖10－1）。實驗過程如下：讓鐵球從斜面的某一位置滾下，在下落過程中，鐵球的重力勢能轉化為它的動能，鐵球在平面上運動撞擊彈簧，使彈簧發(fā)生彈性形變，鐵球的動能轉化為彈簧的彈性勢能；彈簧恢復原狀，鐵球被彈回，彈簧的彈性勢能轉化為鐵球的動能；鐵球繼續(xù)運動，沖上斜面，鐵球的動能轉化為它的重力勢能。 　　制作： 　　1．分別在反光蓋的15cm處，55cm處，115cm做記號； 　　2．用鋸條在反光蓋的各確定位置處兩側各鋸一條縫（便于彎折）； 　　3．根據彈簧的直經在最后5cm的適當位置打一小孔（用于固定彈簧，孔的大小依彈簧而定）； 　　4．最后把它彎制成如圖所示形狀，固定好彈簧即可。 　　能夠完成的實驗： 　　1．探究：動能的大小與什么因素有關？ 　　在上述裝置上，再添加質量不相等的兩個鐵球、一個木塊即可。這樣就把動能與重力勢能的相互轉化，動能與彈性勢能之間的相互轉化分析清楚了?！　。?）把一號干電池先后從斜面的不同高度處滾下，讓學生觀察，物體滾下前所處的位置越高，到達斜面末端時的速度越大?！　。?）比較兩次紙盒被推動的距離可以得出：物體開始滾下時的位置越高，它到達斜面末端時的速度越大，把紙盒推得越遠，做的功也越多?！　。?）如用小車做實驗，可以在車內加砝碼來改變車子的質量，但必須將砝碼固定于車子的中部，以免車子滾下時不作直線運動?！　。?）再讓電池從斜面頂端滾下撞在紙盒上，將紙盒推動一段距離，同樣重復實驗幾次，在紙盒停下的平均位置插一標志。力勢能與物體的高度和質量有關 【器材】　　鐵支架，長木板，滑塊，重物，定滑輪2只，線。　?。?）再把重物舉得高些，重做實驗，此時就能拉動木塊移動更大的距離。　　最后歸納得出：物體被舉得越高，質量越大，它的勢能也越大。　　演示時，先讓學生觀察鉤碼靜止時在標尺上的位置，然后用手捏住鉤碼向下拉一段，放手后，橡皮筋因彈性形變而將鉤碼拉起一個高度。用鋸條和棋子演示彈性勢能與哪些因素有關 【器材】　　兩根彈性不同的鋼鋸條（或鋼尺），木棋子?！　Q用另一根彈性不同的鋼鋸條，使兩鋸條伸出的長度一樣，重做實驗，又可以得出物體的彈性越好，它的彈性勢能也越大的結論。擺球在最高點時具有一定的重力勢能，當它下降時，勢能越來越小，速度越來越大，動能也越來越大。然后又重復上述過程，周而復始。【操作】　　圖10－5是一個彈簧振子，在一根光滑的水平細桿上穿有一個小球（振子），振子的兩邊由兩根同樣的輕彈簧拉著。放手后，振子在彈簧彈力的作用下向平衡位置運動，速度越來越大，彈簧彈性勢能越來越小，在此過程中，彈簧的彈性勢能逐漸轉化為振子的動能?！　椈烧褡拥恼駝舆^程，實際上是彈簧的彈性勢能和振子的動能（彈簧的各部分也有動能，但較小）相互轉化的過程。演示動能和彈性勢能轉化的注意事項 【注意事項】　　振子的質量應能與彈簧的彈性相匹配，彈簧宜選用細鋼絲繞制的螺旋直徑較大的，振子的質量若過大則不易振動起來，過小則又衰減很快，可通過實驗來選定?！静僮鳌俊　“褟椈桑ɑ蛳鹌そ睿覓煸谥Ъ苌希趶椈傻南露藨覓旖饘僦匚?，如圖10－7?！　哪芰康霓D化來看，重物在最高位置時，重力勢能最大，彈簧的彈性勢能為零。也就是說，在重物下降的過程中，重力勢能逐漸轉化為動能和彈性勢能。如果水輪機木軸的直徑不夠大，可以在軸上再套進一個直徑大一些的輪子作為皮帶輪，無線電器材商店賣的一種雙連電容器上用作拉線盤的輪子就很好。【儀器和器材】　　待測密度的石子，金屬，陶瓷片，杠桿及支架，細線，鉤碼3個（J2106型），刻度尺，玻璃杯，水。3．分別量出動力臂L1阻力臂L2，由杠桿平衡條件算出石子的質量：m1gl1= m2gl2則　　　4．在玻璃杯內盛水，將石子浸沒水中，L1固定不變，改變鉤碼的位置，使杠桿在水平位置重新平衡。把實驗數據及計算結果填入表1．20－1中。（1）得　　將代入式，其中為待測物體的密度，V為它的體積，則。將已知密度P的重物G和任意平衡物P分掛在兩邊（圖1．26－3），調節(jié)它們的懸掛位置，使杠桿平衡，則　　Ga=Pb　　保持重物G位置不變，將G全都浸入被測液體中，調節(jié)P的位置使杠桿平衡，則　　將代入（l）、（2），并且將（2）247?！緦嶒灧椒ā俊　?．在塑料小圓盤邊緣上穿三個等距離的小孔，在小孔上系三條等長的細繩即成秤盤。再在盤內放上標準的1千克重物，移動秤錘使秤桿平衡?！咀⒁馐马棥俊　?．秤桿應比較光滑，若不光滑可涂擦少許滑石粉。　　桿秤是根據有固定轉軸物體的平衡條件制成的?！緝x器和器材】　　杠桿（J2119型），自制彎臂杠桿，方座支架（J1102型），測力計（J2104型），鉤碼（J2106型）。調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。從支點到阻力的作用線的垂直距離叫做阻力臂?！咀⒁馐马棥俊　?．杠桿的支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂等概念，是研究杠桿的基礎，必須讓學生掌握好?！緟⒖假Y料】　　1．模擬撬石塊的實驗方法很多，如可用一根粗木棒，用一塊石頭墊住將講臺撬動。　　實驗時可邊講邊演示，并且在講解過程中，可在桿身上插上標有有O、A、B等符號的輕質小紙旗，在鉤碼下懸掛標有FF2多符號的小紙旗（圖1．44－4）。但軸孔的位置也不能過高?！　?．認識杠桿的用途及怎樣利用杠桿。按圖1．45－1所示，將杠桿裝在方座支架的適當位置上，并使杠桿在水平位置平衡。得出“動力臂越長，阻力臂越短，就越省力”的結論。 省距離的杠桿 【目的和要求】　　1．了解杠桿的幾種類型。此時，阻力臂是3個單位距離，動力臂是1個單位距離，它們的長度之比是3比1，阻力與動力之比為1比3。　　3．按圖1．45－3所示，在支點左方掛一個鉤碼作阻力，右方用手通過測力計使杠桿在水平位置平衡。 力和距離都不省的等臂杠桿【目的和要求】　　1．了解杠桿的幾種類型。分析這種杠桿的特點?！緝x器和器材】　　杠桿（J2119型），方座支架（J1102型），鉤碼（J2106型），學生天平（J0104型），鐵絲，測力計，有代表性的杠桿數件：鋼絲鉗、釣魚桿、剪刀、火鉗等。實驗結果表明，使用動力和阻力在支點同一側的杠桿，能否省力以及省力的多少也是由動力臂與阻力臂長度的比來決定的。【儀器和器材】　　杠桿（J2119型），方座支架（J1102型），鉤碼（J2106型），學生天平（J0104型），鐵絲，測力計，有代表性的杠桿數件：鋼絲鉗、釣魚桿、剪刀、火鉗等?！　?．如圖1．45－6所示，在掃帚把上掛上重物G0，重新移動掃帚的位置，使系統(tǒng)平衡。請你設計一個小實驗，利用桌子的邊緣測出這支米尺的質量。　　輪軸模型如圖1．46－1所示，是一個安裝在軸上的二級膠木制的圓筒，大圓筒的直徑為120毫米，小圓筒直徑為60毫米。軸的一端孔內裝有鐵絲把手，它的一端彎成直角鉤，在鉤端上鉆一小孔。轉動把手，使細繩繞在圓筒上?！　?．將繩子系到大圓筒邊槽的孔上，重復上述實驗，可得到類似的結論。取下把手，把大圓筒作輪，小圓筒作軸。　　2．J2120型輪軸模型是專供中學演示輪軸作用的儀器。實驗時，在米尺上標出鉤碼的初始位置，用測力計拉動把手勻速轉動一圈，計算把手端點所經過的距離，記下繩上所掛鉤碼升高的距離，從而說明：利用輪軸可以省力（這是使用輪軸的主要目的），但動力的作用點要移動更多的距離，　　2．自制輪軸。這種輪軸的輪半徑和軸半徑可以任意選用，演示起來很方便?！緝x器和器材】　　演示滑輪組（J2121型），測力計二個，鉤碼，細繩及支架．【實驗方法】　　取一單滑輪固定在方座支架上，構成一個定滑輪。　　改變所掛鉤碼重，重復上述實驗，并記下各次測力計的讀數　　由實驗所得的數據分析，在實驗誤差允許的范圍內，測力計的讀數跟所掛鉤碼重相等。【儀器和器材】　　演示滑輪組（J2121型），測力計二個，鉤碼，細繩及支架。當滑輪平衡、或將滑輪和它下面的鉤碼一起勻速提升，記下測力計的讀數?！　“磮D1．47－3所示，用兩個相同的測力計吊住繩子的兩端，并使滑輪兩邊的繩子保持豎直，測力計指針不與標尺相碰?！　【幷咛崾荆罕拘嶒灴奢o以“力學”部分的物理實驗教學，以此培養(yǎng)和提高學生的實驗能力和素養(yǎng)?！　?．如圖1．47－5所示，將兩個二串的復滑輪組成滑輪組。手通過測力計拉繩子的一端，當滑輪平衡（或使重物與動滑輪一起勻速運動）時，可發(fā)現測力計的讀數為動滑輪和鉤碼總重的1／4。繩子與滑輪之間的摩擦對我們是有益的，若這個摩擦力太小，繩子就會在滑輪上打滑，而不能使滑輪轉動起來?！　?．一個定滑輪和一個動滑輪（圖1．47－7）。編者提示：本小實驗可輔以“力學”部分的物理實驗教學，以此培養(yǎng)和提高學生的實驗能力和素養(yǎng)。得出結論：在保持物體通過的距離不變的情況下，做功的大小跟作用在物體上的外力成正比?！緟⒖假Y料】　　打樁機。用手拉繞過定滑輪的細繩，鐵塊升高，手做了功?！緝x器和器材】　　測力計，斜面小車（J2108型），鉤碼，米尺。將小車沿水平方向上分別勻速移動一個單位及三個單位的距離，記下此時測力計的讀數?！　【幷咛崾荆罕拘嶒灴奢o以“力學”部分的物理實驗教學，以此培養(yǎng)和提高學生的實驗能力和素養(yǎng)。圖中微電機的電源可用干電池，懸掛的重物的質量為1千克，實驗裝置緊固在桌子的一角?！　?．將重物的質量換算成重力（牛頓）?！　【幷咛崾荆罕拘嶒灴奢o以“力學”部分的物理實驗教學，以此培養(yǎng)和提高學生的實驗能力和素養(yǎng)。兩彈簧秤固定在支架板上，調整兩彈簧秤的位置，使得在傳動帶拉直狀態(tài)下彈簧秤的指針處在相同的讀數位置?！　?．計算出使定滑輪轉動的功率P=πfd/t?！緝x器和器材】　　杠桿，鉤碼，力計，米尺和支架。記下測力計的讀數F。所以，使用杠桿不能省功。 演示輪軸不能省功 【目的和要求】　　了解使用任何機械（輪軸）雖能省力，但都不能省功。　　2．旋松輪軸模型上的摩擦制動器，用手拿著測力計拉動把手勻速地轉動一圈，記下測力計的讀數（始終保持測力計的拉力方向與把手垂直），計算把手所受拉力的作用點通過的距離，記下鉤碼升高的距離。繞過輪的繩的一端系有一個小圓環(huán)?！　「鶕嶒炗^測及對使用輪軸的省力情況分析，可以驗證：使用輪軸不能省功?！緦嶒灧椒ā俊　∪鐖D1．50－3所示，使滑輪兩邊的細繩平行且在豎直方向上，維持物體平衡?！　「淖兯鶔斓你^碼重和提升的高度，重復上述實驗。演示斜面遵循功的原理 【目的和要求】　　1．了解外力使物體沿斜面運動時所做的功；　　2．加深對功的原理的理解；【儀器和器材】　　斜面小車（J2108型），測力計，米尺，方座支架，鐵塊，大三角板?！　?．按圖1．51－1所示，安裝好斜面小車?！　∮蓪嶒炗^察和計算，分析說明利用斜面不能省功。　　編者提示：本小實驗可輔以“力學”部分的物理實驗教學，以此培養(yǎng)和提高學生的實驗能力和素養(yǎng)?！　?．用測力計沿斜面方向將小車勻速地拉動，觀察并記下測力計的讀數。若在斜面的一端固定一滑輪，用細繩跨過滑輪將小車與所掛鉤碼連起來，調整鉤碼重，直到輕輕推動一下小車，使小車沿斜面向上作勻速運動，這時繩下所掛鉤碼（連小桶）重就是拉動小車的動力?！　【幷咛崾荆罕拘嶒灴奢o以“力學”部分