趣味物理实验教材

第一课验证平行四边形定则的模型制作

验证互成角度的两个力合成时，我们一般选用平行背景资料

边形定则，其一般的实验过程为

（1）用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。

（2）用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。（3）用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，记录两弹簧秤的示数，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向。（4）用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F的图示。

（5）用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向.按选定的标度沿记录的方向作出拉力F′的图示。（6）比较力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们是否相等。

一、制作目的

验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．

二、制作原理

如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F′的作用效果相同，那么根据F1、F2用平行四边形定则求出的合力F，应与F′在实验误差允许范围内大小相等、方向相同．

三、材料准备：

固定材料自选（如长型木条等）、刻度尺、螺丝钉

四、制作过程：

（1）选用五根长形木条，其中四根代表平行四边形的四条边，一根代表合力边。（2）利用刻度尺、小刀和钢笔在相邻两条木条上按一定的比列标出刻度，代表力的大小。

（3）用（2）步的方法同样标出代表合力的木条的刻度，代表合力的大小。（4）分别在木条的链接处利用螺丝钉将木条固定住（仍可以活动），模型如图

（上图是我校兴趣小组学生所作模型展示）

（5）通过改变两根木条（代表两个分力）的夹角，可以很直观地看出合力的改变情况，通过刻度可以计算出合力的大小，从而验证平行四边形定则。

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第二课显示微小形变的方法探究

生活中的形变无处不在，面包上的手印，扎头发用的橡

皮筋，凹陷的沙发，拨动的琴弦…这些都是生活中常见的形变现象，这些形变比较明显，容易观察，但是有的形变却很难直接观察到，例如：一辆汽车行驶在大桥上，桥面会产生形变，用钢丝悬挂一个苹果，钢丝也会发生形变，这些都属于微小形变，不容易观察，对于不容易观察到的微小形变，可以通过某些实验装置来验证其存在。

物理中很多概念是抽象得让人无法想象，譬如说“力”；物理中的很多现象不明显，肉眼是看不到的，譬如说书放在水平桌面上我们都难以想象桌面发生了形变——向下弯曲。那么这种微小的形变我们必须想办法看到它，这也就给我们提出了实验设计的难题。现在我就研究微小形变的方案予以阐述。

方案一：数学原理：柱体表面积一定时，圆柱的体积最大

在高中《物理》（必修）第一册《弹力》的课后练习中，是利用如图1所示的装置来演示微小形变的。其在教学中按照此法演示，因液面升降的幅度很小，很难取得预期的效果。笔者经研究发现，若将此装置略加改动，并添加必要的步骤，效果较为理想，改动方法如下：将细玻璃管的一端在酒精灯上加热后拉成如图2所示的形状，将较粗的一端少许插入红墨水中，用手封住细端后将玻璃管提出，连同橡皮塞一起插入装满红墨水的扁玻璃瓶后放手，在细玻管中将形成被空气分开的红墨水和水两段液体柱，通过挤压橡皮塞等方法将红墨水部分的液体柱调整到玻璃管粗细交接的一段（如图2所示）．这样，再用手挤压扁玻璃瓶时，细管中红墨水部分液体柱的升降就更为明显，演示效果更佳。还有一种方法，那就是把普通玻璃管换成把玻璃泡去掉了的温度计上的毛细管，这样红色液体柱上升的高背景资料

度就明显些。

方案二：光的原理：利用光的反射

在教材中是这样设置实验的：如图3，一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两平面镜反射，最后射到墙上形成一个光点．用力压桌面，镜子要向箭头方向倾斜．由于两面镜子之间的距离较大，光点会在墙上有明显的移动，把桌面的形变显示出来．我对实验装置做了如下改进，如图4，用一面镜子，把光点投在天花板上。一方面，实验器材更简单，另一方面，光点投到天花板上更容易找到。如果采用教材中的实验装置时光点投到教室的窗玻璃上或窗帘上，难以寻觅。但是在这个实验中平面镜应该足够小，否则也会影响实验效果。

方案三：力学原理：利用初中所学杠杆原理如图5为装置图（小黑点为杠杆支点），当在薄板桌面下挂上重物时，桌面向下弯曲，带动与之相连的杠杆装置，将微小形变逐步放大，指针向上转动较大角度。由图5所示的位置变为图6所示的位置

方案四：力学原

力是物体运动状态改变的原因。在一张足够光滑的水平放置的大桌子上近距离放置两个光滑小球，两小球静止，你用手轻轻地在两球之间的桌面上用力按，观察会有什么现象？你会发现小球会向你手按的地方滚动。这个现象也说明当我们用手按两球之间的桌面时，桌面发生了微小的形变。以上是我研究物体发微小形变的一些不成熟的方法，希望大家多指点，并期待在研究物体微小形变这方面有更好的发展。爱因斯坦说过：一个问题的提出往往比解决一个问题更难，让我们时刻准备着发现问题吧

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