【正文】 【參考資料】　　為了更好地觀察單擺在各個階段能量的變化，應選用振動周期較長的單擺。如可用一根長約2米的擺線將質量為1－2千克的球體懸掛在天花板的掛鉤上。演示時，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，頭一點都不要動。學生從這種“驚險”表演中可得到極深刻的印象?！　≈苿訑[的實驗。實驗裝置如圖1．53－4所示，在單擺的支架上，插入阻擋桿，使阻擋桿與水平線在同一平面內。并與水平線相互垂直。然后讓擺球從水平線的高度（圖中虛線位置）開始擺動，當擺線碰到阻擋桿時，擺球便開始繞阻擋桿擺動，且仍能達到水平線的高度。這個實驗說明了重力勢能和動能能夠互相轉換并且在轉換過程中總能量守恒。　　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)。 驗證杠桿平衡 　　一、筆芯杠桿的實驗　　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?！　≡诿恐宦菝眱却┮幻洞箢^針，把大頭針彎成鉤狀，制成簡易鉤碼。取無筆頭的那支筆芯為橫梁，在中央釘入大頭針一枚，然后，以此為起點，向兩邊每隔10毫米。鉆一孔；取另一根筆芯為支架，將其筆頭插入小木板中，筆尾釘在橫梁上。然后在橫梁的兩端各插入火柴一根，并仔細調節(jié)插入的深度，使橫梁呈水平狀。用我們制成的簡易鉤碼掛在橫梁兩端，就可以研究杠桿的平衡問題?！　《⒅背吣緤A驗證杠桿平衡　　先用木夾夾住直尺的中央，把它懸掛起來呈平衡狀態(tài)（圖1．24－2）。再從眾多的木夾中挑選出質量相等的幾只木夾，然后將這些木夾分別夾在直尺的不同位置，使直尺保持水平?？梢钥闯龈軛U的平衡條件是動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂?！　∩鲜鲋背吆湍緤A還可以驗證有固定轉動軸物體的平衡條件是順時針力矩之和等于逆時針力矩之和。　　三、兩種杠桿　　目前配備中學實驗室的杠桿有兩種，外形如圖1．24－3A、B所示。它們的不同之處是：（l）支撐點不同。A的支撐點是羊角圈，B是杠中心的圓孔，顯然B的結構使它的靈敏度比A高。（2）重物懸掛方式不同。A是直接掛在羊角圈上，B是掛在兩只可移動的掛鉤上。前者用起來稍方便一點，但由于掛鉤碼的羊角圈的位置固定，如果鉤碼質量有較大誤差會使杠桿難以平衡。遇到這種情況便只好調換鉤碼或加上一個小物體以維持平衡（注意：這時去調整平衡螺母就會破壞杠桿自身的平衡，因而是錯誤的）。而用可移動的掛鉤就沒有這個麻煩?！舅伎碱}】　　桿秤有兩個提手，哪個提手可稱更重的東西？　　提示：靠近秤鉤的提手可稱更重的東西。乒乓球的實驗 【目的和要求】　　了解動能和勢能可以相互轉化，在相互轉化過程中機械能的總量保持不變?！緝x器和器材】　　乒乓球，玻璃板。【實驗方法】　　如圖1．53－3所示，將玻璃板放在講臺上，將乒乓球拿到一定的高度，然后放手，乒乓球就下落。當乒乓球撞擊到玻璃板后又向上彈起，如此重復幾次。　　由實驗觀察，可以得到：如果沒有阻力和其他能量的損失，乒乓球可以彈到原來的高度，它的總的能量保持不變?！舅伎碱}】　　1．如圖1．53－5所示的裝置中，用手將小球向下拉動使它離開原來的平衡位置，放開手后，觀察小球的運動情況，并說明在這過程中能量的相互轉化情況。　　2．如圖1．53－6所示，將彈性較好的鋼鋸條夾在桌邊的夾子上，在另一端固定一重物。用手把鋸條拉離原來的平衡位置，放開手后，觀察鋸條的運動情況，并說明在這過程中能量是如何轉化的?！　【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)。 利用杠桿平衡條件求刻度尺的質量 【目的和要求】　　利用杠桿的平衡條件求出刻度尺的質量，進一步熟悉杠桿的平衡條件；加深認識重力的作用點是在物體的重心上?！緝x器和器材】　　刻度尺，刀口（三角形支座），質量10克的重物，細線?！緦嶒灧椒ā俊　?．首先找出刻度尺的重心。將刀口放在桌子上，刻度尺平放在刀口上。左右移動刻度尺，找出能使刻度尺保持水平時刀口（支點）的位置，記下這個位置，它就是刻度尺的重心?！　?．將重物掛在刻度尺左邊某一位置，向右移動刻度尺，直到刻度尺重新保持平衡（水平地支持在刀口上），如圖1．25－1所示記下重物和刀口的位置。將數據填入后面的表中。（表中填寫了一組實驗數據供參考，重物的質量m1為10克，刻度尺的零刻度在左邊。）3．移動重物和刀口的位置，仍使尺保持水平，記下重物和刀口的位置；這樣重復4次，將每次記下的重物和刀口的位置讀數填入下表中。重物質量m1（克）尺的重心位置（厘米）重物位置（厘米）重物到刀口距離d1（厘米）刀口位置（厘米）尺子重心到刀口距離d（厘米）刻度尺質量m（克）10 　　4．計算出重物到刀口的距離d1，以及刻度尺重心到刀口的距離d分別填入上面的表中?！　?．利用杠桿的平衡條件算出刻度尺質量。設刻度尺質量是m，根據杠桿平衡條件m1gd1=mgd可得　　由每次測得的d1和d值求出相應的刻度尺質量m，填入上表，然后計算出平均值?！咀⒁馐马棥俊　?．本實驗用學生自己用的刻度尺做，重物可用任何現成的東西（如螺絲帽等）代替，只要預先稱出其質量即可。由于刻度尺較短，為了能多測幾組數據，重物的質量與刻度尺的質量相差不大較好?！　?．作為刀口用的三角支座，可用木頭制作，或用其他形狀相似的物體代替（如泡沫塑料塊等），只用其直角棱邊，而且不必太尖銳?？蓪⑷侵ё旁谧雷拥倪吘?，重物懸掛在桌子的外面?！　?．不要簡單地把刻度尺中間的刻度線作為刻度尺的重心，刻度尺重心的位置，要通過實驗來確定。【參考資料】　　用杠桿平衡條件擴大彈簧秤的稱量　　很多彈簧秤的最大稱量是2．5千克，在家庭中使用時常會覺得稱量不夠。利用杠桿的原理，我們可以擴大彈簧秤的稱量范圍?！　∪∫桓p而結實的細竹棍，見圖1．25－2，在棍的兩端系上細繩套，一根用作提手，另一根供彈簧秤掛鉤用。以提手處為起點，在距離為兩繩套間距離的1／1／3和1／2處做上標記。當重物掛在1／2處時，被稱重物的實際重是彈簧秤所示重的2倍，在1／3處和1／4處時分別是3倍和4倍。這樣，彈簧秤的最大稱量分別擴大到了5千克、7．5千克和10千克。滑輪 【目的和要求】　　認識定滑輪、動滑輪和滑輪組的作用。【儀器和器材】　　定滑輪，動滑輪，測力計2個（J2104型，1牛頓），50克鉤碼2個，刻度尺（20厘米），蠟線。【實驗方法】　　一、定滑輪　　1．在蠟線一端拴一個50克鉤碼，線的另一端跨過定滑輪會在測力計掛鉤上。首先在水平位置調整好測力計的零點。然后左手拿住定滑輪的固定桿，豎直提起滑輪，右手在水平方向拉測力計，當鉤碼被向上提起時，可讀出測力計的示數為0．49牛頓。再豎直向下方向調整好測力計的零點，然后向下拉測力計，結果測力計的示數仍為0．49牛頓，如圖1．28－1所示。實驗結果表明，使用定滑輪可以改變作用力的方向，但不能省力?！　?．對照實驗裝置，分析使用定滑輪為什么不能省力。（從圖1．28－2可知定滑輪實質上是個等臂杠桿。）　　二、動滑輪　　1．首先按豎直向上（正立）位置調整好兩個測力計的零點?！　?．兩個學生互相配合，一個學生用手挽住線的一頭，讓線穿過動滑輪后拿住動滑輪；另一個學生用測力計鉤住線的另一頭，在滑輪上掛一個50克的鉤碼?！　?．向上提起測力計，并放開拿著滑輪的手，將滑輪和鉤碼一起向上提，讀出測力計的示數，如圖1．28－3所示?！　?．用測力計測出動滑輪的重，這時可以看出，測力計的示數恰好是鉤碼和動滑輪的總重的一半。這說明使用動滑輪能省力，但不能改變作用力的方向。　　5．改用兩個測力計鉤住動滑輪和鉤碼。先保持右邊的測力計位置不變，提起左邊的測力計，向上同時提起動滑輪和鉤碼，讀下此時兩個測力計的示數。然后保持左邊的測力計位置不變，提起右邊的測力計，再次讀出兩測力計的示數，如圖1．28－4所示。結果表明，這些讀數完全相同，它們都是鉤碼和動滑輪總重的一半?！　〗Y合圖1．28－5分析動滑輪相當于動力臂是阻力臂2倍的省力杠桿?！　∪?、滑輪組　　1．用一個動滑輪和一個定滑輪組成一個最簡單的滑輪組。一個學生手拿著線的固定端和定滑輪的支桿，另一個學生手拉測力計并懸掛鉤碼，如圖1．28－6所示　　2．手拉測力計向下運動，動滑輪掛起鉤碼向上運動，由于使用了定滑輪，改變了力的方向。讀出測力計的示數，發(fā)現所用的力僅是鉤碼和動滑輪總重的一半。同時用刻度尺測量出鉤碼升高的距離和測力計移動的距離，看它們之間有什么關系（測力計移動的距離為鉤碼升高距離的2倍）?！　　咀⒁馐马棥俊　?．要在理解定滑輪和動滑輪作用的基礎上，再做滑輪組的實驗。對滑輪組的認識可由淺入深循序漸進，復雜一些的滑輪組可留待在做了“測滑輪組的機械效率”實驗后進一步加深認識?！　?．有些測力計（彈簧秤）的零點不易調整，這樣在每種位置正式測量前應估讀出零點的位置，然后在測量結果中進行修正。有的則需對測力計稍作修理，以便讀出零點位置。功的原理 【目的和要求】　　實驗研究使用簡單機械時省力而不能省功，費力而沒有費功，得出使用簡單機械所做的功等于直接用手做的功的結論?！緝x器和器材】　　方座支架（J1102型，帶鐵夾子），小軸（圓棒或鐵釘），均勻杠桿，測力計2個（J2104型，1牛，5牛），刻度尺，鉤碼（J2106型，50克3個），槽碼3個，斜面小車（J2108型），動滑輪?！緦嶒灧椒ā俊　∫弧⑹褂酶軛U做功　　1．實驗裝置如圖1．29－1所示，在支架上安裝一個小軸。用測力計測量出杠桿重?！　⒕鶆蚋軛U一端的圓孔套在軸上，在杠桿的中點B處用細繩懸掛一個50克的鉤碼，杠桿的另一端C拴根細繩，用測力計鉤住。提起測力計，使杠桿保持水平。觀察測力計的讀數，并記下。　　2．手拿測力計將杠桿由水平位置勻速提到某一高度，并記下此位置，用刻度尺測量出B點被提起的高度h和C點被提起的高度h’（=2h），它們分別是重物移動的距離和外力移動的距離，記下這些數據，并計算后得出結論：直接用手做的功和使用杠桿所做的功是相等的；利用杠桿雖然省力，但卻移動了更長的距離，結果并沒有省功?！　?．將測力計改鉤在杠桿的中點B處，鉤碼吊在杠桿一端C處，讀出測力計的示數，提起測力計，使杠桿也被提到與上面相同的位置。計算這時直接用手所做的功與使用杠桿所做的功。發(fā)現這時雖然費了力，但節(jié)省了移動的距離，費力并沒有費功?！　《?、使用斜面做功　　1．將斜面與支架裝配成圖1．29－2的裝置，測出斜面與支架連接處的豎直高度h，用測力計測出小車重G?！　?．將小車放在斜面的底端，用測力計掛鉤拉住小車，沿斜面勻速拉動；觀察測力計上讀數（即拉力）F，再測出斜面底端到連接處長度?！　?．改變斜面長度L和豎直高度h,在小車上加槽碼改變小車重，重復上述步驟，并記錄下每次的實驗數據，填入表1．29－1。實驗次數小車重G（牛）豎直高度h(米)直接用手做功（焦）拉力F（牛）斜面長L(米)使用斜面做功（焦）結論1 2 3 　　計算直接用手做的功和使用斜面做的功，研究是否省了功？　　三、使用動滑輪做功　　1．用測力計測出動滑輪重?！　?．實驗裝置如圖l．29－3所示。首先記下鉤碼原先的位置和測力計掛鉤原先的位置，并記下測力計的讀數?！　?．提起測力計（勻速向上提起），用刻度尺測至鉤碼和測力計提起的高度h和S。　　4．增加鉤碼的數量，重做上述實驗，計算出做功的情況，分析是否省了功，為什么？【注意事項】　　1．在杠桿的圓孔軸和動滑輪的軸應加注潤滑油，以減小阻力提高實驗效果?！　?．斜面底端應與桌面全部接觸，否則拉小車時會左右傾斜，影響實驗效果?！舅伎碱}】　　1．利用杠桿做功的實驗中，假如鉤碼不是拴掛在杠桿的中點，這時實驗結果會怎樣？　　2．圖1．29－4是模擬桔槔的實驗。做一下這個實驗，分析怎樣選擇AB的長度、支點O的位置和配重B的大小？　　提示：實際問題中h2的高度（繩長或最大水深）是一定的，需要合理選擇AB的長度和支點O的位置，又由于人們提起水桶的力量有限（比如100牛頓），也需要合理選擇配重B的大小及支點O的位置。斜面 【目的和要求】　　了解斜面的省力與斜面傾斜角度的關系，學習斜面機械效率的測定方法。【儀器和器材】　　斜面小車（J2108型），方座支架（J1102型），測力計（J2104型，5牛），量角器，刻度尺，沙粒?！　⌒泵婺景彘L815毫米，寬100毫米，厚20毫米，側面有0－800毫米刻度，另一側在700毫米處裝有夾持桿，木板一端零刻度處有木制擋板，另一端安有定滑輪。小車質量約200克，上邊刻有裝砝碼的槽子；砝碼盤為一圓形金屬盤?！緦嶒灧椒ā俊　∫弧⒀芯啃泵娴氖×εc傾斜角度的關系　　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。將小車放在斜面上，用細繩跨過滑輪將小車和砝碼盤連在一起，往砝碼盤中加適量沙粒使小車剛好勻速向上運動（圖1．30－1）。用測力計測定砝碼盤與沙粒的總重，即為沿斜面拉小車的力F?！　∪缓蟾淖冃泵娴膬A斜角度θ，重復上述實驗過程?！　≡俑淖冃≤囐|量，連做四次上述實驗。記錄下每次拉力F和傾斜角度θ?？蠢與傾斜角度θ有什么關系?！　〗Y論：從實驗可以看出，斜面的傾斜角度越小越省力，反之越費力。也就是說，在高度一定時，斜面越長越省力。　　二、測定斜面的機械效率　　裝置方法與前相同。斜面長度L可從木板側面的刻度上讀出；用刻度尺測出斜面高度h,用測力計測出小車重G。根據公式求出斜面的機械效率。