《中学物理实验研究》讲义(15)

锯条的位置），衬板上放一个鸡蛋（代替钢球，鸡蛋可先烧熟）。一手将锯条按在桌子边缘，另一手用锯条上端将衬板弹出。可见，鸡蛋掉入玻璃杯水中。

这里，用鸡蛋代替钢球，既能像钢球那样确保掉入杯中，又不至于打破玻璃杯，且使实验更为生动，更吸引学生（因为许多初中学生担心弹片打衬板会把鸡蛋碰下来打碎）。 3．分析和了解材料的特性和用途

无论是实验装置、实验仪器所用材料，还是实验中所用的材料，是否选用适当，对装置和仪器的性能，对于实验结果都会产生很大的影响。因此，应充分了解材料的特性和用途。 （1）了解材料的特性和作用以及合理应用

以此做到扬长避短，合理应用。 例1：绝缘材料的选用。

橡胶、塑料、有机玻璃、石蜡是现在静电实验中常用的绝缘材料。就性能来讲，橡胶、塑料、有机玻璃表面易附着灰尘和水气，在空气湿度较大的天气里，其缘绝性能常变得很差，以致实验无法进行。但它们有一定的机械强度，气温较高时不至于变软、变形。石蜡是水的不浸润物体，水珠在石蜡表面不会连成片，即使在空气湿度较大的天气里，仍能保持良好的绝缘性能。但石蜡的机械强度较差，气温较高时又易变形。

为保持塑料、有机玻璃等绝缘材料的绝缘性能，通常采用擦净、烘（吹）干等方法，以克服其性能上的缺点。但这样麻烦费时，有时也不太有效。综合上述绝缘材料性能上的优点，就为我们提供了一个保护绝缘材料绝缘性能的有效办法：将用橡胶、塑料、有机玻璃等做的支柱、垫子、塞子、手柄等的表面洗净、晾干，然后在其表面浇一层干净的熔化了的石蜡，待石蜡重新凝固后即可使用。经这样处理后的绝缘材料，既有一定的机械强度，又不怕湿，实验效果相当好 （2）扩大材料的应用范围

材料的用途分为：常规用途和特殊用途。常规用途材料最经济实惠，自然恰当，而特殊用途材料适用于某种特殊场合，一般在不得已的情况下使用。

所谓扩大材料的应用范围，主要是让常规用途材料，并使其尽可能在多个实验中、在不同实验情境中发挥作用。对此，一般有两种情形：

A．从少数几个实验的研究中了解材料的特性，再考虑利用材料的性能是否能应用于其它实验； B．直接了解材料特性后，考虑其多种不同的用途。 例2：橡皮筋的用途 （1）验证胡克定律

39

实验装置如图1所示。取4根粗细相同的橡皮筋，其中3根等长，另一根的长度只有前面的一半，将它们按图1挂着；在每根下端扎线的地方各栓一条红色塑料签；在支架背面衬贴的白纸上用墨笔或黑纸标签标出3个红色塑料签的原始位置，及挂了50g、100g砝码的位置。这个实验说明：弹性体的伸长量△l与外力F成正比，同原长L成正比，同横截面积S成反比。如果引入一个比例常数E，就可以写成公式：

图1

?l?FL SE这个装置中主要的器材是橡皮筋。橡皮筋容易拉伸，显示拉力张力存在或比较拉力大小的现象较简便明显，这是它的优点。但它的伸长量与外力的关系是一条曲线；这是它的缺点。因此，在上述实验中，要说明伸长量与外力成正比，外力的大小应在曲线的近似线性范围内。由于橡皮筋有这样的特点，而且，它取材容易，因此，我们可以设法将它应用于显示拉力、张力存在和方向，以及比较拉力大小的实验中，以起到结构简单、花钱少、效果又明显的作用。 （2）分力可以大于合力

实验装置如图2所示。取3根等长（如10～12cm的橡皮筋a，b，c，每根橡皮筋一端都扎住一小钩，另一端连接起来，将a，b的小钩挂在支架的A钩上，c的下端挂一重物W。现在研究O点，O点受到3个力，即橡皮筋a，b，c的拉力。这些拉力的大小与各橡皮筋的伸长有关。c的拉力可认为就等于W的重力G，它可看做是“合力”，a，b中拉力可看做是“分力”。准备好一把红白间隔刻度的“尺”（演示时需要，让学生动手研究时只需一般刻度尺）。

实验时，依次将b上的小钩挂在A，B…，D上，每次都量出a，b，c的伸长量，并以此来比较合力与分力的大小。实验表明，c的伸长量不变，而a，b的伸长量随着a，b之间夹角的增大而增大。由此说明在合力一定的条件下，相等的两分力随其夹角的增大而增大，而且分力的大小可以超过合力。若指导学生以合力公式

图2

F?推得a、b的拉力

F12?F22?2F1F2cos?

f?2F1?cos?

40

即可通过明，当θ＞120°时，f＞F，即a、b的伸长量都大于c的伸长量。

（3）撑杆（二力杆）中受力方向演示

在如图1所示的撑杆中，挂了一个重物W后，如果撑杆的A，B，C端不是固定死的，那么，我们总认为两杆受力的方向如图中F1，F2所示，即BC杆受的是压力，AC杆受的是拉力。对此可用实验来说明。

实验装置如图2所示。将两杆A，B端点。通过橡皮筋与支柱连接起来（A，B端固定在橡皮筋中点，橡皮筋两端固定在支柱上）。当C点挂上重物以后，从A，B处橡皮筋的形变可看出（说明）两杆受力的方向。 4．实验装置和实验器材的选择

两者选择是否恰当，直接影响实验结果和教学效果的好坏。 （1）实验器材的选择 …… 此处隐藏：317字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……