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六个实验设计方案
合肥六十七中学 夏世奎

一、制作喷气式玩具船
　　　　　　　图　1
实验目的：验证力作用的相互性
实验器材：气球一只；木板一块；滴管或眼药水塑料瓶一只；水槽一件。
制作实验步骤：
1、将木板制成图1上图所示的船板形状，在长方形的一端开一条与滴管（或眼药瓶）直径相近的缝。
2、将滴管（或眼药瓶）倾斜地固定在缝上。将气球吹足气之后，把它的吹气口紧套在滴管的大口端。如图1下半图所示。
3、将船放会盛水的水槽内，通察水和船的情况。
实验现象
船向前运动，船后显露航迹的气泡。
实验分析与结论
水中产生气泡，是因为气球内空气从滴管口冲出，激动了水，产生了气泡；船能前进，说明气球内的空气也受到了水的作用，通过气球传递给船，使船前进。
实验说明力的作用是相互的。

二、小手指管住两双手
　　　　　　　图　2
实验目的：力的作用效果跟力的作用点、力的方向有关
实验过程：请两位力气较大的同学共同紧握不变形长棒，长棒朝向地面或（黑板），在相距30cm的地面（或黑板）画一个小圆圈，让共同拿长棒的两位同学试着将长棒的一端插进小圆圈里去。不论他俩的力气有多大，这时只要有人用手指轻轻将棒底端一推，就轻而易举地使棒底端改变方向。
实验结论： 力的作用效果与力的作用点、力的方向有关。

　　　　　　　　图　3
三、 长毛刷的妙用
实验目的：显示摩擦力的大小、方向。
实验原理：从长毛受力形变大小、弯
曲方向的不同作出判断
实验器材：长毛刷、木板、砂布 图11
实验方法：在水平面板上放一块砂布，再把一面有毛的木板刷放在砂布上，使木板刷的长毛与砂布接触，用力沿水面方向拉木块刷。
实验中可以看到木板刷的长毛发生形变，从板刷上毛的形变（弯曲）可以分析出静摩擦力、滑动摩擦力的方向。刷毛的弯曲程度可判断摩擦力的大小。
实验研究：如果在毛刷上增减砝码，就能够研究摩擦力与压力的关系。
四、摩擦力演示器
实验目的：测定静摩擦力、滑动摩擦力的大小
实验原理：该装置竖直面受平衡力作用，准确地测定水平面的摩擦力
　　　　　　　　　　　图4　
实验器材：1为垫块，2是长木板（80cm×15cm）；3为木板；4是弹簧测力计；5是小桶；6是悬挂长木板的四根绳子；7是细砂；毛巾、砝码等。
实验步骤：通过增减小桶中的细砂，木板垫上纸板、毛巾等可以测试静摩擦、滑动摩擦力与接触面情况,压力大小的关系。
注意事项：小桶中细砂增减量应小而又缓慢
　　　　　图　5

五、摩擦力的测定
实验目的：探究摩擦力与压力、接触面粗糙程度的关系
实验技巧：用铅笔划痕表示力的大小，避免指针上下振动，避免读数不准
实验器材及装置：
如图5所示，第一，让木板D和弹簧秤固定，用手拉木块下面不同材料的物体，弹簧秤竖直固定在铁架台上，并将弹簧秤用细绳子与木块相连接的转弯处装上滑轮，目的是为了减小摩擦。第二，在弹簧秤指针上固定一只带颜色的笔，在弹簧背后平行地装一块可左右活动的硬白纸板B，带颜色的笔头A垂直于白纸板并与白纸板接触。当弹簧受力向下移动后又恢复原状态时，带色的笔头就在白纸板上画下一条竖直线段，此线段的下端就是弹簧秤曾达到的最大示数。
演示方法：
（1）、 演示摩擦力的大小跟接触面粗糙程度的关系。在同一木块下放进几种不同材料的物体并相应地左或右平行微动白纸板以使改变笔头在纸板上线段的位置，结果抽出几种不同材料的物体，带色笔头就在白纸板上面画出几条长度不同的线段，最后由白纸板上的不同长度的线段定性的或由弹簧秤指示出各个线段下端的示数（即摩擦力的大小）定性的看出摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系。
（2）、 演示摩擦力的大小跟正压力的关系。木块下面的物体不变，只改变木块的重量（在木块上加重块），操作方法同第一种演示方法，结果能定性或定量验证摩擦力大小跟压力的关系。
（3）、 演示滑动摩擦和滚动摩擦。用一平板小车代替木块：当小车的平板一面放在被抽动的物体上时，演示滑动摩擦；当车轮放在被抽动物体上时，可演示滚动摩擦。
实验结论：摩擦力与压力、接触面粗糙程度，滚动还是滑动有关

六、奥斯特实验
1．原实验缺点：
图6
如图6是初中物理教材中《电流磁场》一节的奥斯特实验图。奥斯特实验在历史上具有划时代的意义，在1820年奥斯特做此实验前，人们对电和磁的认识一直是单独的、孤立的，奥斯特实验使人们第一次认识到电和磁的联系。从教学上讲，能否做好奥斯特实验是学生能否学好电磁学的关键。但教材对此实验的设计效果并不明显，用导线将电池的正负极直接连接并放在演示磁针的上方，会发现磁针几乎不动，很多教师采用将演示磁针换成微型磁针来做此实验，通电后磁针转动但转动幅度仍不大。此种改进虽勉强可行，但降低了实验可见度，教师的演示有蜻蜓点水之感；再者用电池做电源，由于发生短路，用过几次就要更换电池，造成较大的浪费，因为学生电源有过载保护，也无法用学生电源代替电池做实验。。

2．实验改进
图7

如图7是对奥斯特实验的改进图。从五金商场购置直径为1mm的漆包线约20m长，绕制边长约为25cm的方形线圈abcd，将线圈固定在木支架上，用小刀或砂纸将线圈的两个接头A、B上的绝缘漆刮掉。用学生电源做电源，考虑到漆包线较硬，为了便于连接，同时也为了节约时间，可事先在软导线C、D上各接一个鳄鱼夹。
实验操作
将线圈、支架放在水平桌面上，演示磁针如图放置，当磁针静止时调整线圈的方向使bc边与磁针指向平行。
连接A和E、B和F，闭合开关，磁针发生明显偏转，S极向里转，N极向外转，转过90°，由于惯性磁针来回摆动几次之后在与线圈 ab边垂直方向静止；断开开关，磁针又转回到开始位置。实验形象地证明通电导体周围存在着磁场。
将鳄鱼夹对调（A接F、B接E），闭合开关，磁针仍发生明显偏转，但转动方向和原来相反。实验证明，电流的磁场的方向与电流的方向有关。
实验原理
改进后实验之所以取得了明显的实验效果，是因为小磁针上方有多条直导线且电流的方向相同，小磁针受到了多条直导线的电流的磁场的作用；事实上，小磁针在线圈abcd的内部它受到了整个线圈的磁场的作用（这一点在教学中不要向学生指明）。
注意事项
学生电源选用直流档次2～4V，电压不要过高，绕制线圈时线圈圈数不要过少。否则，通电后会发生短路（学生电源有过载保护）而影响实验进行。