力学实验教具制作
一、物体受力时产生微小形变
【实验原理】 物体的变形总是伴随着弹性力而产生。用手压弹簧，用手拉橡皮筋，
物体受力而产生的变形显而易见，但是坚硬的物体受到力的作用呢？我 们可以通过如下小制作了解到：坚硬物体受力作用时，同样会产生变形。
【制作方法】 方法一
材料：一个椭圆截面的大墨瓶、一根内径很细的长玻璃管、一个橡
皮塞、一块 5×15(cm2)的小三夹板、铁丝等。 这个实验成功和要点在于制作内径很细的长玻璃管。把一根普通玻
璃管放在酒精喷灯上加工(详细制作技巧参看第五章“材料加工技术”) 把它拉成所需要的玻璃管。在橡皮塞中央开一个小孔，孔的粗细视玻璃 管的粗细而定，三夹板上贴一张画有刻度的纸，并在三夹板下端开两个 小孔，用铁丝将三夹板固定在墨水瓶的瓶颈上。
把玻璃管插入橡皮塞，在墨水瓶中灌满深的水后，将橡皮塞塞紧
在墨水瓶上。
【实验方法】www.hgnc
如图 7-1 所示。 图 7-1
1.沿墨水瓶椭圆截面短轴方向向里挤压瓶子，细玻璃管内液柱将明
显上升，如图 7-1(a)所示。这是因为玻璃瓶受力变形，使瓶内体积减小 的缘故。
2.沿墨水瓶椭圆截面长轴方向向里挤压瓶子，细玻璃管内液柱将会
明显下降，如图 7-1(b)所示。这是因为玻璃瓶受力变形，使瓶内体积增 大的缘故。
方法二
(金泽平提供)
材料：一个圆锥形平底烧瓶、一根内径很细的长玻璃管、一个橡皮 塞。
关于内径很细的长玻璃管的制作方法与前面相同。把玻璃管插入橡 皮中，在烧瓶中装满深的水，并将橡皮塞塞紧在烧瓶瓶口上。
【实验方法】
1.用手指向上压瓶底，细玻璃管内液柱上升，这说明玻璃瓶受力产 生形变，使瓶内体积减小。
2.把瓶子平放在平面桌面上，我们同样也可以看到细玻璃管内液柱 上升，如图 7-2 所示。
这说明玻璃瓶受到桌面的支持力同前面所受的压力一样使瓶子产生 了形变。
注意：为了加强效果，可以在瓶内先放上许多钢球再装满水，由于 玻璃瓶的重量增加，平放在桌上时所受桌面支持力增大，玻璃瓶形变愈
大，液柱上升愈明显。
二、三角支架受力分解
【实验原理】 在实际生活当中，常常需要求一个已知力的分力。但是怎样把一个
已知力进行分解？在图 7-3 所示的三角支架受力情况分析中，我们可以
沐浴粉根据力的作用效果分别把已知力 F 分解成 F1 和 F2，那么力 F 的作用真的
产生 F1 与 F2 那样的效果吗？
我们可以用三角架来研究力 F 所产生的效果。如图 7-4 所示。
OA 是直木杆，OB 是橡皮筋 BB 与细绳 OB 组成。直木杆 OA 的 A 端为 一小孔，木杆插在孔中，孔的另一边是一块橡皮条。通过实验我们会发 现两种情况下，直杆 OA 都会将橡皮条顶得凸起，这说明 F 在横杆 OA 上 产生的效果是对横杆的压力 F；两种情况下，橡皮筋 BB 都会被拉长，这 说明 F 在细绳(或木杆)OB 方向上产生的效果是对细绳的拉力 F。
【制作方法】
材料：底座木板一块、5×30(cm2)木板一块、长 20cm 木棍一根、橡 皮筋、橡皮条、羊眼一个、细绳等。
在 5cm×30cm 木板中央开一个能穿过木棍的孔，一边开口端用刀削
大一点，一边开口端用橡皮条封住口。在木板上端固定一个羊眼，按图
7-4 所示支架钉好。 在羊眼上系一橡皮筋，橡皮筋另一端系一细绳。木棍一端开一小槽，
将未开槽的一端插入槽中，然后在细绳上悬挂重物之后，把细绳放入槽
中。
实验前，先测量橡皮筋的长度，实验中把悬挂重物之后橡皮筋的长 度也进行测量，以便于确定橡皮筋是否被拉长(还可以研究在悬挂同一重 物的情况下橡皮筋被拉的长度)。
【实验原理】 由于液体表面层里分子的分布比液体内部稀疏些，所以分子间的距
离比液体内部分子间的距离要大一些，分子间的相互作用主要表现为引
煎蛋锅
力。正是这种引力的作用，使得液体表面有收缩到最小的趋势。液体表 面的这种力叫液体表面张力。
可以用多种方法来证明这种液体表面的张力。
【制作方法】 方法一
一块平整的木板，在四角上各钻一个小孔，用细线把木板悬挂起 来。先用弹簧秤出木板的重量，再把木板放在静止的水面上，还是用弹 簧秤慢慢上提称木板的重量，如图 7-5。当木板还未离开水面时，弹簧秤 的读数就会超过原来的读数，一旦木板脱离水面，弹簧秤的读数又会大 大减小，这多余的部分，主要是由于液体表面张力的缘故。
注意：把木板从水面向上提时，一定要使整个木板平面与水平面平
行。
立柱桩方法二 先把铁丝弯成弹弓状，再用漆包线一边绕一个圆环套在平行的两根
铁丝上，两环可以在铁丝上滑动。漆包线中央系一根细线，以备手拉时 用。
再配肥皂液。用洗涤剂与水按 1：1 的比例配制好，然后装在一个大 浅盘内。把整个弹弓浸入肥皂液后拿起，柄在上，开口向下，用手拉线。 如图 7-6(a)所示，会在弹弓与漆包线之间拉出一张平面的肥皂膜。猛地 放开手，整个肥皂膜收缩，将拉着漆包线向上运动。这正是液体表面张 力在做功！
另外，还可以用圆环甩出许多大大小小的肥皂泡，如图 7-6(b)所示。 方法三 材料：细铁丝一根，带有软木塞的小药瓶一个、大玻璃杯一个、砂
子。
用细铁丝焊一个圆环，环的直径比药瓶直径大(2～3)倍。在环上三 等分处各焊一根细铁丝做支架，下端插入软木塞中，使环面与药瓶口平 行。将沙子装入药瓶内，塞紧木塞，再把整个装置放在水面上，看能否 漂浮。若装置不能漂浮时，必须减少砂子，直至如图 7-7 所示。
实验时，先把装置放在水面上，说明物体是应该能浮在水面上的，
再用手把整个圆环按入水中，放开手，整个装置上升至圆环表面刚好与 水面接触时，再也无法浮出水面。这说明正是液体表面张力阻碍着圆环 向上运动，使整个装置无法浮出水面。
四、超重与失重现象
【实验原理】 假设一个人站在升降机的磅秤上，升降机以匀加速竖直上升和匀加
速竖直下降。如图 7-8 所示。
为了讨论方便，设人重量是 mg，匀加速运动的加速度为 a，磅秤上 的读数是 N，且以上各字母均是纯数量，用正、负号来表示它们的方向。
设竖直向上为正方向。
第一种情况下，升降机向上匀加速运动，磅秤上的读数为 N=mg＋ma＝m(g＋a)＞mg
我们把人在这种情况下所处的状态叫“超重”现象。 第二种情况下，升降机向下匀加速运动，
N=mg-ma=m(g-a)＜mg
我们把人在这种情况下所处的状态叫“失重”现象。 同样，当物体竖直向下匀减速与向上匀减速运动时，也会有超重与
失重现象。分析的方法是一样的。 我们可以自制仪器，用几种方法来说明这个道理。
【制作方法】 方法一
材料：废牙膏皮 来一支废牙膏皮，拧下盖，打开后面卷着部分，用圆木棍把它鼓 起来，洗净里面的残存牙膏。 用针在牙膏皮靠近盖帽的圆筒两对边各钻一小孔，盖好盖。小孔不
要过大，把牙膏皮装满水后，水刚好能射出为宜。 实验时，用一个桶接大半桶水放在牙膏皮运动的正下方。 先将牙膏皮装满水，手持牙膏皮上端不动，可以看到水从小孔里射
出，见图 7-9。 图 7-9
迅速手持牙膏皮向上匀加速运动，可以看到小孔里喷出的水比刚才 喷得更急、更远。这是因为筒内的水处于超重状态，它对牙膏皮筒壁的 压力增大的结果。
再将牙膏皮装满水，手持牙膏皮筒在高处不动，可以看到水从小孔 里射出。突然丢手，让牙膏皮做自由落体运动。大家可以看见原来向外 喷水的牙膏皮，在向下落时，一点水也不向外喷射！这是因为水处于失 重状态时，它对牙膏筒壁的压力几乎减小为零了。
方法二
(方进提供)
材料：空高橙饮料瓶一个、软弹簧一根、1 号电池两节、小电珠一颗、 8×20cm2 三夹板一块、导线、铁皮、细线等。 用剪刀去掉饮料瓶底部与上部，留下中间透明塑料部分。 在三夹板下端固定一块铁皮作软弹簧的底座，由软弹簧引出一根导
线接小电珠。剪一略大于 1 号电池直径的圆铜片，圆铜片中央开一直径
3mm 的小孔，然后把这圆铜片套在一节电池上并焊牢。把没焊铜片的电池 放在软弹簧上，
焊有铜片的电池放在这个电池上面并用透明塑料卷成筒 状套在电池外面，将透明塑料筒固定在三夹板上。
用一块尖头金属片在酒精灯上加热后，在塑料圆筒上略高于电池铜
片处烫两个小孔，用以插入金属片用，插入的金属片引一根导线接小电 珠。在略低于电池的铜片处烫一孔，插一小块金属片，也将金属片引出 一根导线接小电珠。最后，在三夹板上端中央钻一小孔，穿入一根约 1.5m 长的细线作为吊线。如图 7-10。
先做超重实验：抽出上面的金属片，手持三夹板上端，此时小电珠
颗粒级配不发光。从下向上突然加速运动，处于超重状态的电池更加压缩弹簧， 使得铜片与下金属片接触，小电珠发光。
再做失重实验：将上面的金属片插进塑料筒的孔中，手持三夹板上 端，手心里握有细线(可以把线头绕在手指上)此时小电珠不发光。突然 释放三夹板，三夹板向下做自由落体运动，失重的电池使得弹簧不再被 压缩，铜片与上端金属片接触，小电珠发光。
(李永提供)
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议