初中物理数字化实验案例定稿.doc

目 录
初 中 物 理 2
实验一 声音的三要素 3
实验二 水凝固与冰熔化 8
实验三 红光外侧的热效应 10
实验四 凸透镜的会聚作用 12
实验五 气泡的运动规律 14
实验六 探测物体的运动速度 16
实验七 探测物体的质量 18
实验八 研究固体分子间的引力 21
实验九 空气分子间的作用力 23
实验十 研究弹簧测力计 25
实验十一 摩擦力 27
实验十二 物体与物体之间的作用力 29
实验十三 钉板实验 31
实验十四 马德堡半球实验 33
实验十五 浮力定律 35
实验十六 二力平衡的条件 37
实验十七 杠杆的平衡条件 39
实验十八 滑轮及滑轮组的研究 41
实验十九 物体吸热的研究 43
实验二十 传热快慢的探究 45
实验二十一 热辐射研究 47
实验二十二 摩擦做功实验 49
实验二十三 电阻的串并联电路 51
实验二十四 原电池实验 53
实验二十五 人体发电 55
实验二十六 电阻定律 57
实验二十七 玻璃导电 61
实验二十八 欧姆定律 63
实验二十九 伏安法测电阻 65
实验三十 焦耳定律 68
实验三十一 电磁铁实验 70
实验三十二 匀强磁场研究 72
实验三十三 电磁感应现象 74
实验三十四 磁场对通电导线的作用 76
实验三十五 单匝线圈实验 78
实验三十六 太阳能电池 80

初 中 物 理

实验一 声音的三要素
实验目的
观察研究琴弦振动发声的特点和规律。
实验原理
响度、音调和音色组成声音的三要素。声音的响度强弱与振源的振幅有关，声音的音调高低与振源的频率有关，声音的音色与振源的材料结构有关。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，声音传感器，力传感器，声音的三要素实验器等。
实验装置图

图1-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置；
2、 调整好琴弦松紧度，打开实验系统软件，选择，点击（声音软件）进入实验平台，选择采集时间为5秒，声音传感器量程为30-90dB；
3、 以其中一根弦为实验对象，将弦枕分别放置在离右端约20、15、10cm处点击，各拨弦一次，待采集结束后观察比较三次拨弦所得图像的频率，然后点击保存实验图像，点击；
4、 以三根不同材料的弦为实验对象，选择采集时间为5秒，将弦枕放至离右端约15cm处点击分别拨动三根弦，分析三种不同材料的弦振动所得图像的波纹系数，然后点击保存实验图像，点击；
5、 再以其中一根弦为实验对象选择采集时间为5秒，将弦枕放置在离右端15cm处点击（单通道）分别以三种不同的力道拨弦，采集结束后观察并分析以不同力道拨弦所得图像的振幅，然后点击保存实验图像，点击；
6、 以细弦为实验对象将力传感器再与采集器相连，重新打开实验系统软件，选择，点击进入实验对力传感器进行校准；
7、 传感器的校准：
①　 将力传感器水平置于桌面；
②　 点击（校准）按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
③　 最后再次点击“确定”即可。
8、 点击新建活页夹选择模板，点击增加线增加“声强--力”坐标关系，选择实验时间1分钟，实验间隔100毫秒，调整旋钮每改变一次张紧力拨弦一次同时点击“手动采集”，采集到5个点后点击停止按钮结束实验；
9、 保存并分析实验图像。
实验结果

图1-2 距离不同的弦振动频率图像

图1-3 材料不同的弦振动频率图像

图1-4 长度不同的细弦振动频率图像

图1-5 不同力度下弦的振动图象

图1-6 长度相同材料不同的弦振动图像

图1-7 材料相同的情况下声强随张紧力的变化图像
注意事项
1、 调节琴弦时，应一边慢慢紧，一边轻轻拨，弦线不可太紧；
2、 实验时，应用食指轻拨琴弦，不可硬拉琴弦，以免损坏琴弦。

实验二 水凝固与冰熔化
实验目的
观察水凝固、冰熔化的现象以及分析其规律。
实验原理
水温持续下降后，水会发生凝固现象，冰周围温度持续升高后，冰会发生熔化现象。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，温度传感器，水凝固与冰熔化实验器，水槽，冰块，清水，注射器配胶管。
实验装置图

图2-1 实验装置图
实验步骤
1、 按实验装置图搭建实验平台，在水槽内放入冰块和冷水，通电实验前，利用注射器通过面板上的小孔可向水槽中注水，使水面距离水槽口约5mm至10mm；
2、 向小瓶子中注入水，装入小瓶子内的水不要超过小瓶容积的一半，将温度传感器的探头穿过橡皮塞插入到水中；
3、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击快速实验在单坐标系上建立“温度--时间”的坐标关系，设置采集时间“1小时”，采集间隔“500ms”；
4、 点击开始采集数据，将实验器接通电源，制冰器开始制冰，观察小瓶子中水的物态变化，待小瓶子中的水完全凝固成冰后，切断实验器电源，使其自然升温，观察此过程中水的物态变化和软件上温度数据的变化，待冰完全熔化成水，水的温度回复到初始温度之后，点击停止采集；
5、 采集完成后结束实验，进行分析。
实验结果

图2-2 温度--时间变化曲线
从图2-2可以看出，在制冷器的作用下,小瓶子中的水在凝固成冰的过程中，温度持续降低，当温度低于4℃，温度降低的速度变慢。在小瓶子里的冰自然升温过程中，温度先快速升高，达到0℃时，温度变化速度变慢，当温度为4℃左右时，小瓶子呈现冰水混合状态，待吸热一段时间后，冰完全熔化成水，温度慢慢的回复至室温。通过本实验可以知道：冰是晶体；现实生活中，冰水混合物的温度不一定是0℃。
试一试
如果在水槽中加入冰块，对实验效果又会产生怎样的影响？

实验三 红光外侧的热效应
实验目的
探测红光外侧的热效应并分析其规律。
实验原理
红外线具有热效应的特点。
实验器材
计算机，数据采集器，快速温度传感器，数据线，红光外侧的热效应实验器，带灯座板射灯。
实验装置图

图3-1 实验装置图
实验步骤
1、 按实验装置图搭建实验平台，调节好三棱镜角度以及光屏位置，使色散后的彩色光斑明显；
2、 将快速温度传感器的探头插入光屏中间缝隙中并固定好，使之恰好位于红外线一侧；
3、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击快速实验自动建立“温度--时间”的坐标关系，设置采集时间“5min”，采集间隔“100ms”；
4、 点击开始采集数据，打开光源，观察温度变化曲线；
5、 采集完成后点击结束实验，进行分析。
实验结果

图3-2 温度与时间变化曲线
注意事项
1、 通电实验前，应将灯头调节水平。通电实验过程中，不可用手碰触灯头，以免烫伤；
2、 改变三棱镜、光屏位置，调整色斑为最清晰后，再将温度传感器探头插入光屏后进行测量。

实验四 凸透镜的会聚作用
实验目的
观察凸透镜的会聚现象以及分析其规律和作用。
实验原理
平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后，将向凸透镜光轴上的焦点会聚。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，温度传感器，凸透镜的会聚作用实验器，带灯座板射灯等。
实验装置图

图4-1 实验装置图
实验步骤
1、 按实验装置图搭建实验平台,将温度传感器插入光屏上的探头插孔，并旋紧蝶形螺母，调节凸透镜和温度传感器探头在同一水平面上；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击快速实验自动建立“温度--时间”的坐标关系，设置采集时间“10min”，采集间隔“100ms”；
3、 点击开始采集数据；
4、 采集完成后点击停止按钮结束实验，进行分析。
实验结果

图4-2 温度与时间变化曲线
从图4-2可以看出，通过凸透镜的会聚作用，温度传感器测得会聚光斑处的温度持续升高。
注意事项
1、 通电实验前，应将灯头调节水平。通电实验过程中，不可用手碰触灯头，以免烫伤；
2、 改变光屏位置，调整光斑为最小后，再将温度传感器探头插入光屏后进行测量。

实验五 气泡的运动规律
实验目的
观察分析水泡在管中的运动规律。
实验原理
水泡在管中受力而向上运动。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，位移传感器，气泡的运动规律实验器，铁架台，清水，注射器配胶管等。
实验装置图

图5-1 实验装置图
实验步骤
1、 按实验装置图搭建实验平台，将20ml注射器活塞向外拉至15ml左右；
2、 用50ml的注射器往透明管中加水直到水位上升至透明管上边缘3cm处停止注水；
3、 打开实验系统软件，选择，点击新建实验进入实验平台，点击快速实验在单坐标系上建立“位移--时间”的坐标关系，设置采集时间“1min”，采集间隔“50ms”；
4、 将滑动板先竖直向上拉起约5cm静止，点击开始按钮，再轻轻推动20ml注射器活塞直到产生一个完整的大气泡，待气泡运动到滑动板底端时拉动滑动板让气泡和滑动板保持一致运动到顶端，点击停止按钮保存并分析实验结果。
实验结果

图5-2 实验结果图
从实验结果图可看出，气泡运动为匀速上升。
注意事项
1、 注射器接入透明管装水后，不漏水；
2、 拉动滑动板时一定要竖直向，滑动板和气泡运动要保持一致。

实验六 探测物体的运动速度
实验目的
利用光栅板和光电门探测物体的运动速度。
实验原理

图6-1 图6-2
栅栏板黑条纹间的距离为d，如图6-1所示。如果t=t1时刻挡光开始，对应图中的第1个上升沿,在t=t2、t=t3时刻，分别对应第2、第3个上升沿。
时刻，速度：；时刻，速度：，以此类推得出其他的速度。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，光电门传感器，探测物体的运动速度实验器，铁架台等。
实验装置图

图6-3 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击新建活页夹选择模板；
3、 光电门设置：
点击弹出光电门设置对话框；
选择实验类型为“直线运动”选择被测量物理量为“速度”；
最后点击“完成”即可；
4、 点击左上角显示数据，点击增加线建立“速度--时间”坐标关系，选择合适实验时间和采集间隔；
5、 将光栅板放置在支架上，点击开始，同时用手拉细线，使光栅板通过光电门；
6、 得到实验数据后点击停止按钮结束实验。
实验结果

图6-4 实验结果图
试一试
试着改变光栅板支架的角度或拉力的大小等方式来探究物体运动的速度。

实验七 探测物体的质量
实验目的
测量物体的质量。
实验原理
用拉式和压式两种方式测量物体的质量，当用压式方式测量时，将物体放上电子称托盘上，当用拉式方式测量时，将物体挂在电子称上。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，铁架台，细线，砝码，拉压式电子称。
实验装置图

图7-1 拉式电子秤实验装置图

图7-2 压式电子秤实验装置图
实验步骤
（一） 作为拉式电子秤使用时
1、 按照实验装置图7-1搭建好实验装置，打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击在单坐标系上建立“质量--时间”的坐标关系，选择合适的实验之间与采集间隔；
2、 传感器的校准：
①　 将拉压式电子称不挂重物竖直放置，点击弹出校准对话框，选择对应通道；
②　 点击“校准”按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
③　 最后再次点击“确定”即可；
3、 将物体挂在挂钩上，点击开始按钮，采集数据，直到采集结束点击停止按钮。
（二） 作为压式电子秤使用时
1、 按照实验装置图7-2搭建好实验装置，打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击新建活页夹选择，以同样方式对拉压式电子称校准；
2、 点击公式编辑，编辑公式“M2”为“-M”，建立“M2—时间”坐标关系，选择合适实验时间和采集间隔；
3、 将物体放在托盘上，点击开始按钮，采集数据，直到采集结束点击停止按钮；
4、 点击选区按钮选中所有数据，在下方会显示出其平均值，此值即为物体质量。
实验结果

图7-3 拉式电子秤实验结果图

图7-4 压式电子秤实验结果图

实验八 研究固体分子间的引力
实验目的
观察探测固体分子间的引力大小。
实验原理
固体分子间有引力的存在，这个引力在分子间距离较小时较大。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，力传感器，研究固体分子间引力实验器等。
实验装置图

图 8-1
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置，实验前应将铅柱套入刮削器内，按顺时针方向轻轻均匀转动，使铅柱露出新的铅体，将两个铅柱对接，并用力压紧两个端面，稍作反向转动，即可将两个铅柱粘接成一体；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击，建立“力--时间”坐标关系；选择合适的采集时间和间隔；
3、 传感器的校准：
①　 将力传感器水平放置，点击弹出校准对话框，选择对应通道的“力传感器”；
②　 点击“校准”按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
③　 最后再次点击“确定”即可，最后点击“退出”按钮，退出校准界面，完成校准；
4、 点击采集数据，同时用手拉砝码钩，逐渐增加拉力；
5、 实验完成后点击结束采集，分析数据。
实验结果

图8-2 实验结果图
从实验结果图中可以看出固体分子间是有引力存在的。
问一问
为什么在实验之前要把铅头放入刮削器，露出新的铅头？

实验九 空气分子间的作用力
实验目的
观察探究一定质量的气体，在温度不变时其压强与压力的变化关系。
实验原理
分子间存在着引力和斥力。在此实验中，不断压缩气球，使空气分子间距离继续缩小，分子间作用力表现为斥力，则气球内部压强将会继续增大。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，压强传感器，空气分子间的作用力实验器，注射器配胶管等。
实验装置图

图 9-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置，用针筒往气球内注入一定量的空气，连入压强传感器；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击，点击建立“压强--时间”坐标关系，选择合适的采集时间和时间间隔；
3、 点击采集数据，慢慢往下压活塞；
4、 直至实验结束点击，观察一定质量气体的压强变化曲线，分析数据。
实验结果

图9-2 实验结果图
从实验结果图中可以看出随着气球的下压，空气间分子的作用力越大，导致其内部压强也逐渐增大。

实验十 研究弹簧测力计
实验目的
观察研究弹簧测力计的工作原理及规律。
实验原理
作用在物体上的外力越大，物体的形变就越大。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，力传感器，研究弹簧测力计实验器，钩码若干等。
实验装置图

图 10-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置，指针钩上空载时，观察指针指向刻度尺上的刻度L0；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击选择模板，点击建立“力--弹簧伸长量”坐标关系，点击编辑变量“初始长度L0”，“刻度L1”，编辑公式“弹簧伸长量A”为“L1-L0”；
3、 传感器的校准：
①　 将力传感器垂直放置，点击弹出校准对话框，选择对应通道的“力传感器”；
②　 点击“校准”按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
③　 最后再次点击“确定”即可，最后点击“退出”按钮，退出校准界面，完成校准；
4、 挂钩空载时，点击记录力的数据，观察指针所指的刻度，双击对应的“刻度”栏，输入刻度值；
5、 依次逐个添加钩码数量，每添加一个钩码重复步骤4，实验完成后点击结束采集；
6、 观察并分析实验结果。
实验结果

图10-2 力与弹簧伸长量关系图
根据实验数据可以发现，在弹性限度内，在弹簧测力计的弹簧上施加的力越大，弹簧的形变越大。
问一问
根据实验结果图，我们能否得到实验装置中弹簧的弹性系数的数值？
试一试
试着用手拉砝码钩代替砝码，用连续采集完成该实验。

实验十一 摩擦力
实验目的
探究分析静摩擦力和滑动摩擦力的规律。
实验原理
匀速拉动滑动板，可以探测物体所受到的静摩擦力和滑动摩擦力。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，力传感器，摩擦力试验器，布，钩码若干等。
实验装置图

图 11-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置搭建好实验装置；
2、 打开实验系统软件，选择点击进入实验平台，点击建立“力--时间”坐标关系，设置合适的采集时间和时间间隔；
3、 传感器校准：
① 将力传感器水平放置，点击弹出校准对话框，选择对应通道的“力传感器”；
② 点击“校准”按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
③ 最后再次点击“确定”即可，最后点击“退出”按钮，退出校准界面，完成校准；
4、 选择相同材质的布料进行试验，往重物盒中添加2个钩码，点击开始采集数据，右手固定力传感器与底板左手向外侧缓慢拉动滑板做匀速直线运动，采集结束后点击；
5、 点击在中选择；
6、 往重物盒中再添加2个钩码，重复操作4，采集数据；
7、 换2种不同材质的布料添加相同质量的钩码重复该实验；
8、 实验结束分析实验结果。
实验结果

图11-2 同质量不同材质的静摩擦力和滑动摩擦力图像

图11-3 同材质不同质量的静摩擦力和滑动摩擦力图像
实验结果分析：在相同材质的不同质量的情况下，静摩擦力和滑动摩擦力都随着质量的增加而增大；在质量相同材质不同的情况下，静摩擦力和滑动摩擦力都随着接触面粗糙程度的增加而增大。
问一问
物体的最大静摩擦力为什么大于滑动摩擦力？

实验十二 物体与物体之间的作用力
实验目的
研究作用力与反作用力的关系（牛顿第三定律）。
实验原理
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
实验器材
计算机，力传感器（2个），数据采集器，数据线，作用力与反作用力实验器等。
实验装置图

图12-1
实验步骤
1、 按照实验装置图，将力传感器接入数据采集器，然后将采集器与计算机连接，再将连接套件连接到两个力传感器上；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台；
3、 点击校准力传感器：
①　 选择力传感器，点击校准；
②　 输入当前对应真实值0，点击校准，按提示依次点击确定、确定、退出；
③　 对另一个力传感器校准方法同上；
4、 点击编辑变量、公式，增加变量名：F，名称：力，公式：-F2，点击增加；
点击，在弹出的“曲线选择”对话框中勾选F和F1，点击，同时将滑板支架
上的力传感器拉或是推，直至实验数据采集完成后，点击；
5、 观察分析实验结果。
实验结果

图12-2 作用力与反作用力的关系图
由实验结果图可以看到，蓝色和绿色的图像分别代表F1和F，他们大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上。

实验十三 钉板实验
实验目的
观察探究一定质量的气体，在温度不变时其压强与受力面积的变化关系。
实验原理
气球被向下压时，其内部压强和压力逐渐增大，但气球与钉板的接触面积也在不断增大，在一定力的范围内，气球不会被压破。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，压强传感器，钉板试验器，注射器配胶管等。
实验装置图

图 13-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置，用注射器往气球内充入一定量的气体，连接入压强传感器；
2、 打开实验系统软件，点击，点击建立“压强—时间”坐标关系，选择合适的采集时间和采集间隔；
3、 点击开始采集数据，慢慢往下压活动板，直到采集完成，点击结束实验；
4、 观察压强随压力的变化曲线，分析在一定范围内压力增大而气球不破的原因。
实验结果

图13-2 实验结果图
从实验结果图可以看出，随着气球的下压，气球内部的压强逐渐增加，一定程度内气球不会被压破。
试一试
减少钉板上钉子的数量，重新开始实验试试气球会不会破。

实验十四 马德堡半球实验
实验目的
观察研究马德堡半球的实验现象及原理。
实验原理
大气压强是很大的，将两个半球内的空气抽掉部分，球外的大气便把两个半球紧压在一起，因此就不容易分开了。马德堡半球内的气压越小，两球所受压力也就越大。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，力传感器，压强传感器，马德堡半球实验器，注射器配胶管，钩码若干等。
实验装置图

图 14-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置，将马德堡半球套件中白、黑半球对接在一起，用 注射器往外抽取一定量空气，并用夹子夹住软管；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击选择模板，点击建立“力--时间”，“压强--时间”坐标关系；
3、 传感器的校准：
①　 将力传感器水平放置，点击弹出校准对话框，选择对应通道的“力传感器”；
②　 点击“校准”按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
③　 最后再次点击“确定”即可，最后点击“退出”按钮，退出校准界面，完成校准；
4、 往砝码钩上添加砝码，点击采集数据；
5、 逐个添加砝码，每增加一个采集一次数据，实验完成后点击结束采集；
6、 观察并分析实验结果。
实验结果

图14-2 实验结果图
从实验结果可以得到，大气压强确实存在，半球内外有一定压强差，需要用足够的拉力才能使半球脱落。
问一问
为什么在开始采集之前需要用针筒抽出一部分空气？
试一试
试着用用手拉钩码钩代替钩码并连续采集数据。

实验十五 浮力定律
实验目的
验证浮力定律（即阿基米德原理）；探究不同情况下浮力的变化。
实验原理
浸在液体（或气体）里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。本实验将配重块挂在力传感器下，然后浸入水中，配重块重力与力传感器数值之差即为浮力大小，而根据公式G=ρgV可得物排开水的重力，从而可验证浮力定律。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，浮力定律实验器，2个力传感器，铁架台，细线，配重块等。
实验装置图

图15-1 实验装置图
实验步骤
1、 如图15-1所示，搭建实验装置，并在上杯中加入适量的水；
2、 将力传感器接入数据采集器；
3、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台；
4、 点击校准力传感器：
①　 选择力传感器，点击校准；
②　 输入当前对应真实值0，点击校准，按提示依次点击确定、确定、退出；
5、 挂上重物，点击记录力的初始值备用，记录固定在铁架台上力传感器的示数（例如3N）点击；
6、 点击，增加变量h（高度），表示水没过重物的高度；
编辑公式V，公式：PI*r^2*h(圆柱体的直径：5cm)，表示排开水的体积；
编辑公式F(浮力),公式：3-F1，表示重物受到水的浮力大小；
编辑公式G(排出液体的重量)，公式：9.8*V/1000，表示重物排开水的重力，编辑
好后点击“增加”；
7、 点击选择其中的模板，点击左上角的，勾选变量F1、h、V、G、F，点击“确定”；点击“增加线”按钮，y轴设置为“浮力”“排出液体的重量”，x轴设置为时间；
8、 调节升降台高度，每下降0.5cm，点击手动采集按钮记录一次数据，采集足够的数据后，点击停止按钮；
9、 采集结束后，在数据表h列输入相应的高度值。
实验结果

图15-2 实验结果图
由实验结果图15-2可以看出，物体排开水的重力与浮力大小基本相同（实验误差不可避免）。因此，可得出结论：浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。

实验十六 二力平衡的条件
实验目的
研究二力平衡的条件。
实验原理
当作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上时，两个力才
能平衡，这就是二力平衡的条件。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，力传感器，二力平衡的条件实验器，钩码若干等。
实验装置图

图 16-1
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建好实验装置；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击选择模板，点击建立“力--时间”坐标关系，点击编辑变量“质量M”，编辑公式“重力G”为“9.8*M”，编辑公式“误差A”为“ABS(F1-G)*100/F1”；
3、 传感器的校准：
④　 将力传感器水平放置，点击弹出校准对话框，选择对应通道的“力传感器”；
⑤　 点击“校准”按钮弹出对话框，待左下角数值稳定后在“真实值”一栏中输入“0”，点击“校准”“确定”；
⑥　 最后再次点击“确定”即可，最后点击“退出”按钮，退出校准界面，完成校准；
4、 按照实验装置图将透明板从左上角的孔开始顺时针依次标注为A、B、C、D、E、F， 将一个钩码挂在细绳一端悬空的钩子上，点击手动采集分别采集F、C，A、C，A、D这三对连接点数据；
5、 依次逐个添加钩码数量，每添加一个钩码重复步骤4，实验完成后点击结束采集；
6、 观察并分析实验结果。
实验结果

图16-2 二力平衡关系图
从实验结果图可以看出，当二个力达到平衡时，力与重力的大小相等、方向相反。
问一问
为什么采集数据时用手动采集？用开始试验能得到数据吗？
试一试
试着用选区按钮选中一组数据，查看其最大值、最小值以及平均值。

实验十七 杠杆的平衡条件
实验目的
观察研究总结杠杆的平衡条件。
实验原理
古希腊学者阿基米德首先总结出了杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或用公式写成：F1×L1＝F2×L2。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，杠杆的平衡条件实验器，力传感器，钩码等。
实验装置图

图17-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建实验装置，在杠杆空置时，将固定杠杆的螺栓拧松，使杠杆能自由转动；
2、 调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆平衡在水平位置；
3、 将细线套在杠杆及力传感器的挂钩上，并调节力传感器位置及高度，使杠杆重新达到水平平衡时细线刚刚达到竖直拉直状态，记录此时力臂长度；
4、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台,点击选择实验模板；
5、 点击编辑变量“钩码质量M、拉力力臂L1、钩码力臂L2”，编辑公式：钩码拉力“F2”为“9.8*G”、拉力力矩“T1”为“F1*L1”、钩码力矩“T2”为“G*L2”、实验误差“A”为“ABS(T1-T2)*100/T1”；
6、 点击建立“T1--T2”坐标关系，点击建立数据表格；
7、 将钩码用细线挂在杠杆另一端，确保杠杆仍处于水平位置后，点击手动采集数据，在数据表格中记入质量及两力臂的数值；
8、 移动钩码位置，或改变钩码质量，以改变钩码力矩后，再次点击“手动采集”按钮，记入此时质量及两力臂的数值；
9、 重复步骤8多次，待采集到足够数据后点击结束实验；
10、 观察并分析实验结果。
实验结果

图17-2 实验结果图
由实验结果可知，两力矩的大小基本相等，且曲线拟合线斜率接近1，几乎是通过坐标原点，误差很小。可很好地验证“F1×L1＝F2×L2”的杠杆平衡条件。
试一试
上图采用的实验方法只对钩码的力臂大小进行了改变，试着同时改变钩码质量和两力臂的大小来验证杠杆平衡条件。

实验十八 滑轮及滑轮组的研究
实验目的
用于观察研究总结滑轮及滑轮组的工作特点和工作原理。
实验原理
定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离。用滑轮组起吊重物时，滑轮组用几段绳子吊物体，提起物体的力就是物重的几分之一。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，滑轮及滑轮组实验器，力传感器，钩码，铁架台等。
实验装置图

图 18-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建实验装置；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台,点击建立“力--时间”的坐标关系；
3、 在滑轮下方依次挂上一、二、三个钩码，每次点击手动采集数据，数据采集完成后，点击；
4、 观察并分析实验结果。
实验结果

图18-2 实验结果图
从结果图显示的拉力数值可看出，拉力比重力小，滑轮组省力。
试一试
试着用单个定滑轮或多组动滑轮进行实验，看拉力数值有何变化。

实验十九 物体吸热的研究
实验目的
观察探究物体吸热本领的强弱与物体颜色的深浅有怎样的关系。
实验原理
相同材料不同颜色的物体，在同种照射条件下，在相同的时间内，不同颜色的吸热本领是不同的。黑色表面的物体对热辐射的吸收本领比白色表面的物体强。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，吸热研究实验器，3个温度传感器，台灯，铁架台等。
实验装置图

图19-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建实验装置，将3个温度探头插入3个颜色不同的铝管中；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台,点击在单一坐标轴上建立3条“温度--时间”的坐标曲线，设置实验时间“5分钟”，采集间隔“100ms”；
3、 点击开始采集数据，将台灯放置在靠近吸热实验器的位置，打开台灯，直至采集结束；
4、 观察并分析实验结果。
实验结果

图19-2 实验结果图
从结果图可看出，颜色越深，物体吸热越快，越多。
想一想
根据此结论，想想夏天穿什么颜色的衣服会舒服些。

实验二十 传热快慢的探究
实验目的
观察探究不同材料的物体其导热本领的强弱。
实验原理
相同大小不同材料的物体，在同种加热条件下，在相同的时间内，不同材料的物体其导热本领是不同的。常见金属材料导热能力强弱顺序为：紫铜棒、铝棒、黄铜棒、铁棒、钢棒。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，3个温度传感器，传热快慢实验器，铁架台，酒精灯等。
实验装置图

图 20-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建实验装置,将温度传感器插入导热棒中；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台,点击在单一坐标系上建立三条“温度--时间”曲线，设置实验时间“5分钟”，采集间隔“500ms”；
3、 点击开始采集数据，点燃酒精灯，并放置在实验器下方，实验完成后点击结束采集，灭掉酒精灯；
4、 观察并分析实验结果。
实验结果

图20-2 不同金属导热快慢的比较
从结果图可看出，导热能力铝棒大于铜棒大于铁棒。
想一想
传热的快慢在应用中有利有弊，想想生活中有哪些实例。

实验二十一 热辐射研究
实验目的
观察探究热辐射的规律。
实验原理
物体以辐射的方式吸热或散热的本领与表面的颜色有关，黑色物体的热辐射本领明显强于其它颜色的物体。
本实验中的热辐射实验器，能够将辐射能转化为电能，可以通过电流的强弱反应热辐射的本领。
实验器材
计算机，数据采集器，热辐射实验器，微电流传感器等。
实验装置图

图21-1 热辐射研究实验装置
实验步骤
1、 按照实验装置图搭建实验装置，将微电流传感器接入数据采集器，然后将采集器与计算机连接；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台，点击建立“电流--时间”坐标关系，设置实验时间“10分钟”，采集间隔“100ms”；
3、 点击开始采集数据，用冷热不同的物体或颜色不同的物体靠近实验器，可发现有电流产生，待实验结束后，点击结束采集；
4、 观察并分析实验结果。
实验结果

图21-2 热辐射研究
由结果图可知，电流的大小反映热辐射的本领，不同温度或不同颜色的物体热辐射能力不同。

实验二十二 摩擦做功实验
实验目的
演示摩擦做功是改变物体内能的一种方式。
实验原理
摩擦做功是把机械能转化为内能的一种方式，由于绳与管壁发生摩擦做功，管的温度升高，内能增加。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，温度传感器，摩擦做功实验器等。
实验装置图

图 22-1 实验装置图
实验步骤
1、 按照实验装置图将摩擦做功实验器旋紧固定在桌边，将温度传感器与采集器连接，再将采集器与计算机连接起来；
2、 打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台,点击建立“温度--时间”的坐标关系，设置实验时间“10分钟”，采集间隔“100ms”；
3、 将绳子绕紫铜管一或两圈，把温度传感器放入铜管内；
4、 点击开始采集数据，双手执绳的两端迅速往复拉动，温度数据会产生变化，实验结束后，点击结束采集；
5、 观察并分析实验结果。
实验结果

图22-2 实验结果图
从结果图可看出，随着不断摩擦紫铜管管壁，紫铜管内温度逐渐上升，内能增加。
想一想
1、 还有哪些方式可以改变物体内能？
2、 摩擦生热在现实生活中有哪些利弊？

实验二十三 电阻的串并联电路
实验目的
观察电阻串并联后的总电阻。
实验原理
本实验电路板根据伏安法测电阻的方法，测量电阻在串联和并联时的电阻值。实验电路板上的开关、控制电阻的串并联。、、的阻值为。
电学实验板的电路图见下图。

图23-1
实验器材
计算机、数据采集器、电学实验板EX21、电压传感器、多量程电流传感器、学生电源、导线若干。
实验装置图

图 23-2