《中学物理实验研究》讲义(11)

（3）竖直平面内的运动。装置大致如图4、图5所示。 3．抽象出实验模型并设计其它实验方案

若一个实验有多种实验方案，则这些方案必有某种联系或共同特征。如果能够根据某一实验方案，分析出它们的共同特征，就可抽象出某一实验模型，就可以设计出其它实验方案。 例2：牛顿第三定律。

有一个验证牛顿第三定律的实验方案是这样的。在一个圆盘测力计A上挂一块磁铁，在另一个相同的圆盘测力计B上放一块铁（使其与磁铁等重），两测力计的示数相同，如图1。然后，将测力计A移到测力计B的上方。这时，铁块与磁块要相互作用，作用的结果使得两测力计的示数发生了变化——A的示数增大、B的示数减小，如图2。这说明铁块对磁铁的作用力的方向向下，磁铁对铁块的作用力的方向向上。A增加的示数等于B减小的示数，由此说明铁块与磁铁之间的相互作用力的大小是相等的。综上所述，可得到结论：铁块与磁铁之间的相互作用力大小相等、方向相反、且分别作用在不同的物体上。

这个实验用了这样一个模型：准备两个包含测力装置（如测力计）的系统（如图1中的a和b，让这两个系统或系统中的一部分（如磁铁和铁块）相互作用，作用的结果由各自的测力装置反应出来，分析测力装置示数的变化从而验证牛顿第三定律。

根据这个模型，可以设计几十个实验方案。下面举3个例子。

（1）上面这个实验说明了磁引力满足牛顿第三定律。如果将图1中的马蹄形磁铁

图2 图1 和铁块都换成圆形磁铁，并且使其极性相对，即可演示说明磁斥力也满足牛顿第三定律。

（2）如图3所示，将重物P搁在托盘测力计的托盘上。可见，弹簧秤减少的读数与托盘测力计增加的读数相同。由此说明重物P与托盘之间的相互作用力（弹力）满足牛顿第三定律。