【正文】 也就是說，在高度一定時(shí)，斜面越長越省力?！緦?shí)驗(yàn)方法】　　一、研究斜面的省力與傾斜角度的關(guān)系　　將斜面木板的夾持桿固定在方座支架上，用量角器測出斜面的傾斜角度θ?！　?．增加鉤碼的數(shù)量，重做上述實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出做功的情況，分析是否省了功，為什么？【注意事項(xiàng)】　　1．在杠桿的圓孔軸和動(dòng)滑輪的軸應(yīng)加注潤滑油，以減小阻力提高實(shí)驗(yàn)效果。發(fā)現(xiàn)這時(shí)雖然費(fèi)了力，但節(jié)省了移動(dòng)的距離，費(fèi)力并沒有費(fèi)功?！緦?shí)驗(yàn)方法】　　一、使用杠桿做功　　1．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1．29－1所示，在支架上安裝一個(gè)小軸。讀出測力計(jì)的示數(shù)，發(fā)現(xiàn)所用的力僅是鉤碼和動(dòng)滑輪總重的一半。這說明使用動(dòng)滑輪能省力，但不能改變作用力的方向。再豎直向下方向調(diào)整好測力計(jì)的零點(diǎn)，然后向下拉測力計(jì)，結(jié)果測力計(jì)的示數(shù)仍為0．49牛頓，如圖1．28－1所示。以提手處為起點(diǎn)，在距離為兩繩套間距離的1／1／3和1／2處做上標(biāo)記。【注意事項(xiàng)】　　1．本實(shí)驗(yàn)用學(xué)生自己用的刻度尺做，重物可用任何現(xiàn)成的東西（如螺絲帽等）代替，只要預(yù)先稱出其質(zhì)量即可。左右移動(dòng)刻度尺，找出能使刻度尺保持水平時(shí)刀口（支點(diǎn)）的位置，記下這個(gè)位置，它就是刻度尺的重心?！舅伎碱}】　　1．如圖1．53－5所示的裝置中，用手將小球向下拉動(dòng)使它離開原來的平衡位置，放開手后，觀察小球的運(yùn)動(dòng)情況，并說明在這過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況。遇到這種情況便只好調(diào)換鉤碼或加上一個(gè)小物體以維持平衡（注意：這時(shí)去調(diào)整平衡螺母就會(huì)破壞杠桿自身的平衡，因而是錯(cuò)誤的）?？梢钥闯龈軛U的平衡條件是動(dòng)力乘動(dòng)力臂等于阻力乘阻力臂。 驗(yàn)證杠桿平衡 　　一、筆芯杠桿的實(shí)驗(yàn)　　取廢圓珠筆芯2支（其中一支要將筆頭拔去），5毫米厚的小木板1塊，大頭針11枚，小螺絲帽10只。演示時(shí)，教師可靠墻而立，把擺球拉到自己的鼻尖處（注意擺角要小）然后輕輕地放開擺球；在擺球第二次靠近鼻尖時(shí)，頭一點(diǎn)都不要?jiǎng)?。單擺的實(shí)驗(yàn) 【目的和要求】　　了解動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，在相互轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能的總量保持不變?！　?．用測力計(jì)作阻力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)　　在杠桿的一臂掛上3個(gè)鉤碼作動(dòng)力，在同一臂上用測力計(jì)向上拉杠桿作為阻力，一直到杠桿平衡。把最后一次數(shù)據(jù)記入表1．24－1中。以保證滾擺在向上旋轉(zhuǎn)時(shí)懸線能平繞在轉(zhuǎn)軸上。觀察滾擺勢(shì)能、動(dòng)能的交替轉(zhuǎn)換情況。當(dāng)滾擺上升到一定高度時(shí)，在支架的立柱上標(biāo)出這個(gè)高度?！　?．按照上面的步驟，依次測出乙、丙、丁的平均速度，填入表內(nèi)。實(shí)驗(yàn)前先熟悉一下并練習(xí)使用已有的計(jì)時(shí)工具，避免讀數(shù)錯(cuò)誤。將手放開，由于彈簧要恢復(fù)原來的形狀它能把砝碼抬高而做功?！緦?shí)驗(yàn)方法】　　一、演示被舉起的物體具有（重力）勢(shì)能　　如圖1．52－2所示，把木塊放在平板上，用手推動(dòng)木塊，使它沿力的方向勻速移動(dòng)一段距離，這表示力對(duì)木塊做了一定量的功?！咀⒁馐马?xiàng)】　　1．實(shí)驗(yàn)中每次要從同一位置讓小球自由滾下。重新用墊塊調(diào)整支架的高度，調(diào)節(jié)小球滾動(dòng)的快慢，使鋼球滾到接近低端時(shí)仍為8拍，用粉筆記下第8拍的位置?？煽吹叫∏蜓貎砂粼綕L越快，開始時(shí)速度為0，滾到末端時(shí)速度最大。教師首先調(diào)節(jié)節(jié)拍器每兩次響聲之間（每拍）的時(shí)間間隔為1秒?！　?．改變小車的載重（在小車上加放一個(gè)砝碼），讓小車分別從實(shí)驗(yàn)2時(shí)的起點(diǎn)位置向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)二次實(shí)驗(yàn)，并記下長方體在平面上通過的距離。【實(shí)驗(yàn)方法】　　演示運(yùn)動(dòng)物體具有動(dòng)能，功能的多少與運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的大小有關(guān)。這種方法測得的拉力較準(zhǔn)。 演示利用斜面可以省力 【目的和要求】　　了解斜面省力的道理。用測力計(jì)沿斜面方向?qū)⑿≤噭蛩俚乩脚c上述實(shí)驗(yàn)的相同高度，觀察并記下測力計(jì)的讀數(shù)，測出小車在斜面上所通過的距離，計(jì)算出利用斜面時(shí)拉力對(duì)小車所做的功?！　∮蓪?shí)驗(yàn)觀測和分析，可以發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，即當(dāng)動(dòng)滑輪重比鉤碼重小得多而可以忽略不計(jì)的情況下，測力計(jì)所示的拉力為鉤碼重的1／2，而拉力把繩子末端提升的高度卻為鉤碼提起的高度的2倍，說明使用動(dòng)滑輪不能省功。　　編者提示：本小實(shí)驗(yàn)可輔以“力學(xué)”部分的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退仞B(yǎng)?！　?．改變把手的臂長，改變所掛鉤碼重，重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)。【參考資料】　　為了演示方便和節(jié)省時(shí)間，上述實(shí)驗(yàn)中可以利用框架或背景屏來標(biāo)志物體在空間的位置，茲介紹如下：　　演示杠桿不能省功　　如圖1．50－4所示，杠桿的支點(diǎn)在支架的左側(cè)，用手拉繩將鉤碼提升一個(gè)單位距離，記下這時(shí)動(dòng)力作用點(diǎn)向上移動(dòng)的距離；改變鉤碼重及位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)?！緦?shí)驗(yàn)方法】　　如圖1．50－1所示，在杠桿左端掛上鉤碼。　　2．用手轉(zhuǎn)動(dòng)定滑輪，兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)差就是定滑輪與傳動(dòng)帶之間的摩擦力f。這樣微電機(jī)提起重物所做的功為mgh，h為重物被提升的高度，單位為米，功的單位為焦耳。 測量電動(dòng)機(jī)提升重物做功的功率 【目的和要求】　　理解功率的概念，學(xué)習(xí)測量一些物體做功的功率。【實(shí)驗(yàn)方法】　　1．將演示用的小車放在平板上，手拿測力計(jì)通過細(xì)繩對(duì)小車施力，使小車在水平方向上勻速移動(dòng)一個(gè)單位的距離，記下測力計(jì)的讀數(shù)。打樁機(jī)、打夯機(jī)、汽錘等都是豎直提起物體做功的例子。豎直提起物體所做的功 【目的和要求】　　了解功的物理意義，學(xué)習(xí)豎直提起物體時(shí)所做的功的測量方法?！　∮捎诨喤c軸之間存在著摩擦力，所以，不要以為滑輪的數(shù)目越多，滑輪組也一定越省力。將細(xì)繩的一端拴在定滑輪的框架構(gòu)上，然后把細(xì)繩依次繞穿過定滑輪和動(dòng)滑輪?？梢钥吹?，兩個(gè)測力計(jì)的讀數(shù)相等，并且兩個(gè)讀數(shù)之和等于動(dòng)滑輪和鉤碼的總重?！緦?shí)驗(yàn)方法】　　如圖1．47－2所示，取一細(xì)繩跨過滑輪，細(xì)繩的一端固定在支架或橫梁上，另一端系在測力計(jì)的鉤上。用細(xì)繩跨過滑輪，細(xì)繩的一端掛上鉤碼作為阻力，鋼繩的另一端掛一測力計(jì)（圖1．47－1）?？扇∫桓睆?厘米、長20厘米左右的木棒為軸，取一直徑為15厘米的木圓盤為輪，輪中挖一半徑略小于軸的圓孔，把軸緊插到孔中，軸的兩端圓心處，各釘進(jìn)一較粗的鐵釘作為轉(zhuǎn)軸，將它放在支架的支承孔內(nèi)；便制成一輪軸。在輪上和軸上分別繞一根細(xì)繩，繞的方向要相反，繩的另一端都掛鉤碼，調(diào)節(jié)所掛鉤碼重。　　3．將測力計(jì)鉤在把手端點(diǎn)的小孔上，用手通過測力計(jì)拉把手使輪軸平衡。每個(gè)圓筒的槽上都有一個(gè)供系繩用的小孔。用米尺分別量出從支點(diǎn)到重物懸掛點(diǎn)的距離L0和支點(diǎn)到重心的距離L。　　編者提示：本小實(shí)驗(yàn)可輔以“力學(xué)”部分的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退仞B(yǎng)?！　【幷咛崾荆罕拘?shí)驗(yàn)可輔以“力學(xué)”部分的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退仞B(yǎng)。然后，用力使杠桿繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，處于新的平衡，記下阻力作用點(diǎn)上升的距離及動(dòng)力作用點(diǎn)下降的距離?！　?．認(rèn)識(shí)杠桿的用途及怎樣利用杠桿。在支點(diǎn)左方掛兩個(gè)鉤碼作阻力，在支點(diǎn)右方僅掛一個(gè)鉤碼作動(dòng)力，就能使杠桿平衡。否則杠桿的靈敏度降低。　　2．為了提高課堂演示用的杠桿的可見度，杠桿應(yīng)盡可能長一些，刻度避免過細(xì)過密?！　?．重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察測力計(jì)的示數(shù)。【實(shí)驗(yàn)方法】　　1．模擬撬石塊的實(shí)驗(yàn)，引入杠桿概念?！　?．如找不到合適的直木桿，可用一根筷子代替，將四個(gè)棱角削圓滑即可。　　2．將螺帽系上細(xì)繩做為秤錘使用。　　每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要測出L2和L＇2，再代入（4）式中，即可求得所測物體的密度?！　?．量出鉤碼所掛處與支點(diǎn)的距離L2，由杠桿平衡條件得出(mg1F)l1= m2gl2，其中F為石子浸沒水中所受浮力，由阿基米德定律知道，代入前式，求得石子的體積V。如果能找到一截鉛筆粗細(xì)的銅棒作水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸則更好，這時(shí)葉片須焊在銅軸上。在重物下降的過程中，開始是速度越來越大，以后又越來越小，至最低點(diǎn)時(shí)速度又重新減至零?！緜渥ⅰ俊　∽灾茊螖[式振子的懸掛可采用如下方法：剪一小塊膠布，在中間部位錐一小洞，將一小段細(xì)銅絲對(duì)折后穿過小洞，并折成“Ω”形。至平衡位置時(shí)彈性勢(shì)能最小，動(dòng)能最大。單擺的擺動(dòng)過程實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過程。動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化 【器材】　　單擺。改變將鉤碼向下拉的距離重新實(shí)驗(yàn)。說明重物舉得越高，它所具有的重力勢(shì)能就越大。　?。?）再用二號(hào)電池從斜面頂端同一高度處滾下，撞在紙盒上，并把紙盒推動(dòng)一段距離。這表明運(yùn)動(dòng)物體的速度越大，它的動(dòng)能也越大。 　　說明：讓斜面和平面的長度相差不多，主要是在做動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)時(shí)，鐵球返回時(shí)，能沖上斜面；實(shí)驗(yàn)時(shí)選取的球直徑要大于彈簧的內(nèi)徑，以防球被彈簧卡住，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。初中物理第十五章功和機(jī)械能實(shí)驗(yàn)探究巧用日光燈支架做機(jī)械能轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)材料：廢普通日光燈支架內(nèi)側(cè)部分（反光蓋，長120㎝，取下日光燈管，便可拆掉反光蓋，如圖所示）、彈簧（長10㎝左右）。運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能與速度的關(guān)系 【器材】一號(hào)舊干電池1只，薄木板或玻璃1塊，紙盒，墊塊，標(biāo)志旗或桿。 【注意事項(xiàng)】 　?。?）斜面的高度和紙盒的質(zhì)量應(yīng)事先選好，使速度改變時(shí)盒子被推動(dòng)的距離有明顯的差異。重復(fù)幾次，在紙盒停下的平均位置插一標(biāo)志?！　。?）把重物的質(zhì)量加大一倍，同時(shí)也把木塊的質(zhì)量加大一倍，重做實(shí)驗(yàn)，可以看到當(dāng)重物下落時(shí)能拉動(dòng)質(zhì)量大一倍的木塊（要說清這時(shí)木塊與木板間的摩擦力也增大一倍），勻速移動(dòng)一段距離，說明勢(shì)能的大小與被舉高的物體的質(zhì)量有關(guān)?？梢钥吹?，鉤碼向下拉的距離越大，彈起的高度也越大，即橡皮筋的彈性形變?cè)酱?，它?duì)鉤碼做的功越多，說明它的彈性勢(shì)能越大?！静僮鳌俊　螖[可以采用金屬擺球、彈子或其他重物如秤砣等制作?！咀⒁馐马?xiàng)】　　單擺在擺動(dòng)過程中，由于阻尼的作用，振幅會(huì)越來越小，為了不致于使擺幅衰減過快，應(yīng)采用質(zhì)量較大的擺球來做實(shí)驗(yàn)。由于慣性，振子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，彈簧在相反方向發(fā)生形變，振子的動(dòng)能又逐漸轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，至最大位置時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。再把膠布貼于球的表面，這樣就做成一個(gè)小鉤環(huán)，懸線和彈簧就分別系（或鉤掛）于這些小鉤環(huán)上。在此過程中，動(dòng)能是由零逐漸增至最大，以后又逐漸減至零，而彈簧的彈性勢(shì)能卻是隨著形變的逐漸加大由零逐漸增至最大。　　套在玩具電機(jī)軸上的塑料皮帶輪及橡皮筋傳動(dòng)帶，在無線電器材商店能買到。6．由公式求出石子的密度。水的密度是已知的。　　3．將秤盤系在秤桿的一端，在離秤盤孔約1厘米處用細(xì)繩作一個(gè)提紐?！緟⒖假Y料】　　桿秤的刻度為什么是均勻的說明?！　?．如圖1．44－1所示，取一彎臂杠桿，裝在方座支架上，在力的作用下能夠繞著固定點(diǎn)（固定軸）轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)杠桿。然后用力斜拉測力計(jì)，使杠桿在水平位置平衡，這時(shí)測力計(jì)的讀數(shù)比垂直拉測力計(jì)時(shí)的讀數(shù)增大了。杠桿的長度取1米，桿身上可以涂成紅白相間的約50毫米長的有色線段，作為標(biāo)度（圖1．44－3）?！　【幷咛崾荆罕拘?shí)驗(yàn)可輔以“力學(xué)”部分的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退仞B(yǎng)。此時(shí)阻力臂是兩個(gè)單位距離，動(dòng)力臂是四個(gè)單位距離，它們的長度之比為1比2，阻力與動(dòng)力之比為2比1，這樣的杠桿可省一半的力?！緝x器和器材】　　杠桿（J2119型），方座支架（J1102型），鉤碼（J2106型），學(xué)生天平（J0104型），鐵絲，測力計(jì)，有代表性的杠桿數(shù)件：鋼絲鉗、釣魚桿、剪刀、火鉗等?？梢缘贸觥百M(fèi)力的杠桿可以省距離”的結(jié)論。 動(dòng)力和阻力在支點(diǎn)同一側(cè)的杠桿 【目的和要求】　　1．了解杠桿的幾種類型。利用杠桿平衡條件測定質(zhì)量不均勻的棒重 【目的和要求】　　1．了解杠桿的幾種類型?！　?．利用杠桿平衡條件，可以計(jì)算出掃帚的重為G=G0L0／L。支架上的一塊軸承板制成可裝卸的，便于把圓筒裝上或卸下，軸承板上裝有摩擦制動(dòng)器。記下測力計(jì)的示數(shù)，然后拉動(dòng)測力計(jì)，使圓筒轉(zhuǎn)到其他位置，觀察輪軸在不同位置時(shí)測力計(jì)的示數(shù)（注意始終保持拉力方向與把手垂直），可以發(fā)現(xiàn)測力計(jì)的示數(shù)都相等，在實(shí)驗(yàn)誤差可以忽略時(shí)，它們都等于繩上所掛鉤碼重的1／6。可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輪軸平衡時(shí)，大小圓筒上兩端繩所掛鉤碼重之比必為1：2。也可用厚度約為1厘米、直徑分別為20厘米、15厘米、10厘米、5厘米的圓木板粘合成塔輪。用手豎直向下勻速拉測力計(jì)，當(dāng)滑輪平衡時(shí)，觀察測力計(jì)讀數(shù)。測力計(jì)拉動(dòng)細(xì)繩，滑輪隨之移動(dòng)，這樣的滑輪叫動(dòng)滑輪。若滑輪本身重可以忽略，則動(dòng)滑輪兩邊的每根細(xì)繩所承受的力是相等的，并且承擔(dān)所掛物體重的一半。繩子的另一端會(huì)在測力計(jì)的鉤上?！　?．滑輪組省力的倍數(shù)由承擔(dān)重物的繩子數(shù)目決定，在這里應(yīng)特別注意不要把最后通過定滑輪引出的那段繩子也計(jì)算在內(nèi)?！緝x器和器材】　　單滑輪，測力計(jì)，鉤碼，方座支架，米尺。打樁機(jī)模型如圖1．48－2所示，把一塊5千克的鐵塊嵌入兩根豎直導(dǎo)桿之間，利用繞過打樁機(jī)上端定滑輪的細(xì)繩可以把鐵塊提起?！　?．按上述方法實(shí)驗(yàn)，控制拉力不變，使小車在水平方向上移動(dòng)三個(gè)單位的距離。【儀器和器材】物體做功演示器（可自制），彈簧秤（2個(gè)），秒表，米尺?！　?．計(jì)算微電機(jī)在提升重物時(shí)的有用的功率輸出P=mgh／t（瓦）?！　?．用秒表測出定滑輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t。鉤碼重為G。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察及對(duì)使用杠桿省力情況的分析，可以證明：使用杠桿不能省功。　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，動(dòng)力對(duì)輪軸所做的功等于輪軸克服阻力所做的功；說明使用輪軸不能省功。 演示使用滑輪不能省功 【目的和要求】　　了解使用任何機(jī)械（滑輪）雖能省力，但都不能省功?！緟⒖假Y料】　　為了演示方便和節(jié)省時(shí)間，上述實(shí)驗(yàn)中可以利用框架或背景屏來標(biāo)志物體在空間的位置，茲介紹如下：　　演示動(dòng)滑輪不能省功　　如圖1．50－6所示，可以演示利用動(dòng)滑輪也不能省功?！　?．改變小車重（將鐵塊放在小車上）和被提升的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，計(jì)算這時(shí)拉力所做的功?！緝x器和器材】　　斜面小車（J2108型），測力計(jì)，米尺，方座支架，鐵塊，大三角板?！　?．在初中階段，只要求學(xué)生掌握簡單斜面的情況。