高考物理复习(附参考答案)

高考物理专题复习（附参考答案）

力学实验经典透析大全

1、力是物体之间的相互作用交

实验仪器：磁铁、小铁块；细线、钩码（学生用）?1T

教师操作：磁铁吸引铁块。二

学生操作：用细线使放在桌上的钩码上升。f：：

实验结论：力是物体对物体的作用。

2、测量力的仪器

实验仪器：弹簧秤（2只）

弹簧秤：

（1）构造和原理弹簧秤测力原理是根据胡克定律，即尸拉=/，=kx,故弹簧秤的

刻度是均匀的，构造如图。

（2）保养

①测力计不能超过弹簧秤的量程。

②测量前要注意检查弹簧秤是否需要调零，方法是将弹簧秤竖直挂起来，如

其指针不指零位，就需要调零，一般是通过移动指针来调零。

③被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致。

④读数时应正对平视。

⑤测量时，除读出弹簧秤上最小刻度所表示的数值外，还要估读一位。

⑥一次测量时间不宜过久，以免弹性疲乏，损坏弹簧秤。

教师操作：两只弹簧秤钩在一起拉伸，可检验弹簧秤是否已损坏。

3、力的图示

实验仪器：刻度尺、圆规

4、重力的产生及方向

实验仪器：小球、重锤、斜面n0

教师操作：向上抛出小球，小球总是会落到地面。.

教师操作：小球在桌上滚到桌边后总是会落到地面。'1

实验结论：地球对它附近的一切物体都有力的作用，地球对它周围的物体都

有吸引的作用。

教师操作：观察重锤线挂起静止时，线的方向。

教师操作：观察重锤线的方向与水平桌面、斜面是否垂直。

实验结论：重力的方向与水平面垂直且向下，而不是垂直物体表面向下。

5、重力和质量的关系

实验仪器：弹簧秤、钩码(100gX3只)

教师操作:将质量为100g的3只钩码依次挂在弹簧秤上,Ii

分别读出它们受到的重力为多少牛，将数据记在表格中，做出

相应计算。a

质量重力重力与质量的比

m(kg)G(N)g(N/kg)

0.1

0.2

0.3

实验结论：物体的质量增大几倍，重力也增大几倍，即物体所受的重力跟它

的质量成正比，这个比值始终是9.8N/kg。

6、悬挂法测重心

实验仪器：三角板、悬线、不规则形状薄板（人字形梯子、绳子）

教师操作：在A点用线将不规则物体悬挂起来；在“，，，f

点将不规则物体悬挂起来，两次重锤线的交点即是重心。II

A4/

（若条件许可，可用梯子、绳子测出人的重心位置。）-r

7、重心位置会发生改变'3

实验仪器：100元面值人民币

学生游戏：人民币放于墙附近，学生5〜6人，脚跟、屁股不离墙，腿不打弯,

谁够到100元就归谁。

游戏结论：没有人能够完成这个动作一一重心前移，屁股顶在墙上不能后撤,

人会向前倒。

8、显示微小形变

实验仪器：平面镜及支架（2组）、半导体激光光源；装满红;色

水带细管的玻璃瓶（椭圆柱体型）派1I:

教师操作：先沿短轴方向捏压玻璃瓶，细管中水面上升，后:沿

玻璃瓶长轴方向捏压，细管中水面不但没有上升，反而还下降了。

实验结论：说明玻璃瓶容积改变，发生了形变。

教师操作：激光通过二平面镜的反射，射在白墙上，在桌面加力。

实验结论：反射光向下移动，说明两平面镜向中间倾斜，桌面发生形变。

9、胡克定律一一弹力和弹簧伸长的关系(学生实验)

实验仪器：弹簧(不同的多根)、直尺、钩码(一盒)、细绳、定滑轮

实验目的：探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的

科学方法。

实验原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和

外力大小相等。这样弹力的大小可以通过测定外力而得出(可以

用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力)；弹簧的伸长可用直尺测出。

多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。

学生操作：(1)用直尺测出弹簧的原长1°.

(2)将弹簧一端固定，另一端用细绳连接，细绳跨过定滑轮后，下面挂上钩码，

待弹簧平衡后，记录下弹簧的长度及钩码的重量。改变钩码的质量，再读出几组

数据。

1234567

弹簧原长

lo(cm)

钩码重量F(N)

弹簧现长

1(cm)

弹簧伸长量

x(cm)

(3)根据测量数据画出尸x图像。

实验结论：在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。

10、影响滑动摩擦力的因素

实验仪器：摩擦计(J2109)、弹簧测力计、钩码(一盒)

教师操作：将摩擦板水平放置平稳，摩擦块置于其上，工

用测力计牵引摩擦块，可测得最大静摩擦力，待匀速拉动后，二

可测得滑动摩擦力。

教师操作：改变摩擦面和在摩擦块上加祛码重做上边实验。

实验结论：通过实验数据可验证摩擦力与正压力和摩擦系数有关，与摩擦面

大小无关。

11、摩擦系数

摩擦计擦2109)、轨道小车(J2108)、钩码摩2106)、祛码、祛码盘、坐标纸、

长毛巾、棉布、玻璃板、测力计(J2104)

实验目的：通过实验进一步明确决定滑动摩擦力大小的因素，掌握测定滑动

摩擦系数的原理和方法。

实验原理：一个物体在水平面上做匀速直线运动时，物体所受的滑动摩擦力

与外界施加的水平拉力是一对平衡力。测出物体所受的水平拉力即可求得水平面

对物体的摩擦力，由F=uN即可求出物体与水平面间的滑动摩擦系数。

教师操作：

(1)将一端装有定滑轮的长木板放在水平桌面上，调节木板成水平状态。

(2)用测力计称出摩擦块所受的重力，将摩擦块放在长木板上，用细线将摩擦

块跨过滑轮与祛码盘相连，如图。注意调整滑轮的高度，使线与木板表面平行。

(3)逐渐在祛码盘中加祛码，直到用手推动一下摩擦块后，摩擦块能在木板上

做匀速直线运动为止。称出祛码盘和祛码的总重，即求出此时摩擦块所受的摩擦

力F(应重复几次求平均值)。摩擦块对木板的压力N等于摩擦块所受的重力。

(4)依次在摩擦块上加50克、100克在50克、200克、

250克钩码，即改变摩擦块对木板的压力N,重复以上实

验可发现摩擦块所受的摩擦力变大。分别记下摩擦块所受的摩擦力£,方,工,

将以上结果填入下面的表格中。

实验压力

摩擦力AN)

次数A(N)

1

平均

12

值

3

1

平均

22

值

3

1

平均

32

值

3

1

平均

42

值

3

1

平均

5

值

2

3

(5)以滑动摩擦力，为纵坐标，压力N为横坐标，在坐标纸上描出滑动摩擦力

与正压力之间的关系图象(图象应为过原点的直线)。

(6)求出图象的斜率1<=182,此即摩擦块与木板之间的滑动摩擦系数Uo

(7)在长木板上依次铺上长毛巾、棉布、玻璃板，重复以上实验方法(3),确

定在压力相同的情况下，摩擦块所受滑动摩擦力与接触材料表面情况之间的关系。

(8)在以上实验中，将摩擦块由平放改为侧放，即改变摩擦块与木板接触面积

的大小，测出相应的滑动摩擦力，观测在压力和接触面情况相同的条件下，滑动

摩擦力的大小与接触面积有无关系。测定时每次都应使拉线与水平木板表面平行。

12、滑动摩擦力与滚动摩擦力比较

实验仪器：带轴的滚轮、摩擦板、弹簧测力计

教师操作：将摩擦板水平放置平稳，固定滚轮不让滚动，置于摩擦板上，用

测力计牵引滚轮，待匀速拉动后，可测得滑动摩擦力；取消固定让滚轮滚动，待

匀速拉动后，可测得滚动摩擦力。

实验结论：通过比较数据，可验证滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力。

13、共点力的合成与分解

实验仪器：力的合成分解演示器(J2152)、钩码(一盒)、平行四边形演示器

教师操作：把演示器按事先选定的分力夹角和分力大小，调整位置和选配钩

码个数；把汇力环上部连接的测力计由引力器

拉引来调节角度，并还要调节拉引力距离，使

汇力环悬空，目测与坐标盘同心；改变分力夹

角，重做上边实验。

实验结论：此时测力计的读数就是合力的大小；分力夹角越小合力越大，分

力夹角趋于180度时合力趋近零。

力的合成分解演示器：

教师操作：用平行四边形演示器0点孔套在坐标盘中心杆上，调整平行四边

形重合实验所形成四边形，用紧固螺帽压紧，学生可直观的在演示器上看出矢量

作图。

14、验证力的平行四边形定则(学生实验)

实验仪器：方木板、白纸、橡皮筋、细绳套2根、平板测力计2只、刻度尺、

量角器、铅笔、图钉3-5个

实验目的：验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。

实验原理：一个力F的作用效果与两个共点力件和---------f-------------

F2的共点作用效果都是把橡皮筋拉伸到某点，所以F为Jy

件和艮的合力。做出F的图示，再根据平行四边形定则做J\

学生操作:

(1)白纸用图钉固定在方木板上；橡皮筋一端用图钉固定在白纸上，另一端拴

上两根细绳套。

(2)用两只测力计沿不同方向拉细绳套，记下橡皮筋伸长到的位置0,两只测

力计的方向及读数件、R,做出两个力的图示，以两个力为临边做平行四边形，对

角线即为理论上的合力F',量出它的大小。

(3)只用一只测力计钩住细绳套，将橡皮筋拉到0,记下测力计方向及读数F,

做出它的图示。

(4)比较F'与F的大小与方向。

(5)改变两个力件、F2的大小和夹角，重复实验两次。

实验结论：在误差允许范围内，证明了平行四边形定则成立。

注意事项：

(1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计钩好后对

拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，则可选，若不同，应另换，直到

相同为止；使用时弹簧测力计与板面平行。

(2)在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件

下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。

(3)画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大

而画出纸外；要严格按力的图示要求和几何作图法作图。

(4)在同一次实验中，橡皮筋拉长后的节点。位置一定要相同。

(5)由作图法得到的F和实验测量得到的F'不可能完全符合，但在误差允许

范围内可认为是F和F'符合即可。

误差分析：

(1)本实验误差的主要来源一一弹簧秤本身的误差、读数误差、作图误差。

(2)减小误差的方法一一读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记

录，两个力的对边一定要平行；两个分力件、R间夹角6越大，用平行四边形作

图得出的合力F'的误差AF也越大，所以实验中不要把0取得太大。

15、研究有固定转动轴物体的平衡条件

自由灵活地转动，调节盘面使其在竖直平面内。在盘面上贴一张白纸。

(2)取四根直别针，将四根细线固定在盘面上，固定的位置可任意选定，但相

互间距离不可取得太小。

(3)在三根细绳的末端挂上不同质量的钩码，第四根细绳挂上测力计，测力计

的另一端挂在横杆上，使它对盘的拉力斜向上方。持力矩盘静止后，在白纸上标

出各悬线的悬点(即直别针的位置)和悬线的方向，即作用在力矩盘上各力的作用

点和方向。标出力矩盘轴心的位置。

(4)取下白纸，量出各力的力臂L的长度，将各力的大小F与对应的力臂值记

在下面表格内(填写时应注明力矩M的正、负号，顺时针方向的力矩为负，反时针

方向的力矩为正)。

(5)改变各力的作用点和大小，重复以上的实验。

次M(N•m

F(N)L(m)2M(N•m)

数)

1

2

注意事项:

(1)实验时不应使力矩盘向后仰，否则悬线要与盘的下边沿发生摩擦，增大实

验误差。为使力矩盘能灵活转动，必要时可在轴上加少许润滑油。

(2)测力计的拉力不能向下，否则将会由于测力计本身所受的重力而产生误差。

测力计如果处于水平，弹簧和秤壳之间的摩擦也会影响结果。

(3)有的力矩盘上画有一组同心圆，须注意只有受力方向与悬点所在的圆周相

切时，圆半径才等于力臂的大小。一般情况下，力臂只能通过从转轴到力的作用

线的垂直距离来测量。

16、共点力作用下物体的平衡

实验仪器：方木板、白纸、图钉、橡皮条、

测力计3个(J2104型)、细线、直尺和三角板、

小铁环(直径为5毫米的螺母即可)

实验目的：通过实验掌握利用力的平行四

边形定则解决共点力的平衡条件等问题的方

法，从而加深对共点力的平衡条件的认识。

教师操作：

(1)将方木板平放在桌上，用图钉将白纸钉在板上。三条细线将三个测力计的

挂钩系在小铁环上。

(2)将小铁环放在方木板上，固定一个测力计，沿两个不同的方向拉另外两个

测力计。平衡后，读出测力计上拉力的大小件、R、F3,并在纸上按一定的标度，

用有向线段画出三个力B、F2、F3o把这三个有向线段廷长，其延长线交于一点，

说明这三个力是共点力。

(3)去掉测力计和小铁环。沿力的作用线方向移动三个有fij

向线段，使其始端交于一点0,按平行四边形定则求出K和/1\

/\

握的合力孔。比较葭和F3,在实验误差范围内它们的大小相产

等、方向相反，是一对平衡力，即它们的合力为零。由此可\/

以得出K、F”F3的合力为零是物体平衡的条件，如果有更0

多的测力计，可以用细线将几个测力计与小铁环相连，照步

骤2、3那样，画出这些作用在小铁环上的力FI、F2、F3、F4……,I

它们仍是共点力，其合力仍为零，从而得出多个共点力作用F,

下物体的平衡条件也是合力等于零。

注意事项：

(1)实验中所说的共点力是在同一平面内的，所以实验时应使各个力都与木板

平行，且与木板的距离相等。

⑵实验中方木板应处于水平位置，避免重力的影响，否则实验的误差会增大。

描述运动的基本概念匀速运动

1、时间与时刻

实验仪器：作息时间表、停表、电磁打

点计时器、电火花打点计时器

停表(秒表)：

(1)构造

①外壳按钮一一使指针启动、停止和回

零。②表盘刻度一一如图所示，长针是秒

针指示大圆周的刻度，其最小分度一般是

0.Is,秒针转一圈是30s；短针是分针，只是小圆圈的刻度，其最小分度值常见为

0.5min»

(2)使用方法首先要上好发条，它上端的按钮用来开启和止动秒表。

(3)读数方法所测时间超过0.5min时，0.5min的整数倍部分由分针读出，不

足0.5min的部分由秒针读出，总时间为两针示数之和。

(4)注意事项

①检查秒表零点是否准确。如不准，应记下其读数，并对读数作修正。

②实验中切勿碰摔秒表，以免震坏。

③实验完毕，应让秒表继续走动，使发条完全放松。

④对秒表读数时一般不估读，因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停在

两小格之间，所以不能估读出比最小刻度更短的时间。

电磁打点计时器：

(1)调节和固定

电磁打点计时

器使用时应先固定。

它的底座上有两条

凹槽，可用台夹将

它固定在实验桌的

边沿或斜面的一端，

注意使纸带的中心

线位于物体的运动

方向上或与斜面另

一端的定滑轮凹糟的方向一致。如果单独使用打点计时器，也可用台夹将它固定

在铁支架的支杆上。

把打点计时器接入50赫6伏的正弦交流电源（J1202型或J1202—1型学生电

源，打点计时器在4〜6伏范围内能正常工作），让打点计时器开始工作，观察振

动片的振动是否均匀。如果振动不均匀，可调节振动片的调节螺母，直到打点均

匀有力，声音清晰、不拖尾巴。表示打点计时器已能正常工作。然后关闭电源。

给打点计时器装上复写纸片，移动复写纸的转轴，使复写纸压入压纸框架下。

从纸带限位孔穿入纸带，经复写纸下从另一限位孔穿出。

接上电源，使打点针工作，调节打点针的高低，以刚好能在纸上打出点为准，

尽量减少打点针与打点纸带的接触时间。

（2）构造和原理

J0203型电磁打点计时器为

磁电式结构，其构造如图。当线

圈通以50赫的交流电时，线圈产

生的交变磁场使振动片（由弹簧

钢制成）磁化，振动片的一端位于

永久磁铁的磁场中。由于振动片

的磁极随着电流方向的改变而不

断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的

电流变化周期一致，即为0.02秒。图为半个周期时的情况。

振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时。便打上一系列点，相邻

点之间对应的时间为0.02秒。5个间距对应的时间为0.10秒。

(3)频率检查

打点计时器的计时精度主要由振动片的振动频率所决定。由于振动、碰撞等

原因可能使打点频率偏离正常范围(包括出现频率偏移和频率不稳等现象)，影响

它的正常工作。实验前可检查其频率是否正常。这里介绍用示波器检查打点频率

的方法。

入；当打点针与限位板接触时，y输入

电压为零，因此在正弦波上留下一个缺口。若打点器的振动频率稳定，打点针与

限位板碰击的时机相同，则正弦波上的缺口位置始终一致；若打点器的振动不稳

定，打点针与限位板碰击时机不等，各次缺口出现的位置不同，由于视觉暂留的

作用，正弦波看来就会有两个缺口，这时打点纸带上会出现重复性的“双点”。

仔细调节振动片的固定螺钉，直到示波器显示的正弦波只出现一个缺口，打点器

的振动频率就核准好了。

(4)造成打点计时器频率不稳或出现“双点”的原因及解决办法

①当振动片的固有频率与电源频率(50赫)相一致时，振动片便产生与电源频

率同步的振动，即发生共振，此时打点周期与电源周期一致。若振动片的固有频

率偏离工作电源频率，就会出现打点周期不稳的情形。振动片的固有周期主要由

它的长度决定。所以可通过调节振动片的长度来调整它的固有周期。松开振动片

的固定螺钉，逐步改变振动片的长度，并观察振动片的振幅，当振幅最大时，表

明振动片的固有频率与电源频率一致。

②振动片在线圈框架中的位置及在磁铁之间的位置都必须位于正中间，否则

会出现打点周期不稳的现象。如发现振动片周期不稳，可松开振动片的紧固螺钉，

改变垫片的厚度，使振动片位于正中间。

电火花打点计时器：

电火花计时器的外形如图所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与

简易电火花描迹仪配套使用。

使用时电源插头直接插在交流220伏插座内，将裁成圆片（直径约38毫米）的

墨粉纸盘的中心孔套在纸

盘轴上，将剪切整齐的两

条普通有光白纸带

（20X700mm2）从弹性卡和

纸盘轴之间的限位槽中穿

过，并且要让墨粉纸盘夹

在两条纸带之间，这样当

两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不

至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度。也可以用上述尺寸的白

纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验，例如在简易电火花描迹仪的导轨上就是这样

放置的。还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；用电火花计时器做测量

自由落体的加速度实验就是这样做的。墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸

带也可以使用4次，从而降低了实验成本。

电火花计时器使用中运动阻力极小（这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而

不是打点产生的），因而系统误差小，记时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉

冲周期漂移不大于50微秒，这一方面也远优于电磁打点计时器），同时它的操作

简易，学生使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于500微安）。

2.平均速度与瞬时速度

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、

水平尺、滑快、挡光片

气垫导轨：

(1)构造

气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导

轨内腔。

空气再

由导轨

表面上

的小孔

中喷出,

在导轨

表面与

滑行器除码筒、《外绰性碳拯能

内表面

小川£歌垫步

之间形

成很薄

的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无

阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。使实

验结果接近理论值。配用数字计时器或高压电火花计时器记录滑行器在气轨上运

动的时间，可以对多种力学物理量进行测定，对力学定律进行验证。

气垫导轨按其直线度是否可调分为普通式(不可调式)和可调式两种型式。该

产品以轨面长度为主参数。主参数系列有800毫米、1200毫米、1500毫米和2000

毫米四种，前两种规格适合中学物理实验使用。气垫导轨还可以按照其所需的工

作压强和滑行器质量分为高气压、重滑行器及低气压、轻滑行器两类。前者性能

好，但价格略高，后者性能稍差，价格较低。

上图J2125型气垫导轨，它是低气压；轻滑行器、直线度不可调式气轨。

上图为J2125—1型气垫导轨，它是另一种高气压、重滑行器、直线度可调式

上图为J2125—2型气垫导轨,它是高气压、重滑行器、直线度不可调式气垫

导轨。

气垫导轨实验中的运动物体为滑行器（又称滑块），右图为L—QG—T—

1200/5.8型气垫导轨的滑行器。滑行器上部有五条“T”形槽，可用螺钉和螺帽方

便地在槽上固定各种附件。下面的两条“T”形槽的中心正好通过滑行器的质心，

在这两条槽的两端安

装碰撞器或挂钩，可

使滑行器在运动过程

中所受外力通过质心

在这两条槽的中部加

装配重块后滑行器的

质心不会改变高度。

（2）保养

①气垫导轨是一种精度较高的现代教学仪器。轨道面的直线度，粗糙度，滑

行器内角及表面的平面度都有较高要求，切忌振动、重压。严防碰伤和划伤。不

允许在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。

②实验前一定要检查气孔是否通畅，如有小孔被堵塞，滑行器运动到该处就

会受到影响，甚至会停住不动。如有小孔被堵塞，应该用细钢丝（直径小于0.5毫

米）捅开。

③滑行器的运动速度不宜过低，否则当外界因素变化时（如室内气流量不稳、

压力不均时，会影响滑行器的运动）。一般来说，滑行器的运动速度应大于50厘

米/秒。

④导轨使用时应安放在结实、牢固的实验台上。如实验台单薄会影响导轨调

水平。如欲使导轨成斜面、可在调平螺钉下面加定高垫块。

⑤导轨应放于清洁干燥的环境中，长期不用应用塑料套遮盖，防止灰尘。

（3）调平

气轨在使用前应调节轨面成水平。因为轨面不水平会使滑行器所受的重力产

生与导轨长度方向平行的分力，由于滑行器是“飘浮”在气垫上的，任何微小的

分力都会给滑行器以附加的加速度，因而增加实验的误差。气轨的调平可按下列

两种方法之一进行。

①静态调平法

气垫导轨的调平螺钉一般是按等腰三角形的三个顶点分布的。先调节位于三

角形底边两端的调平螺钉，使轨面在与长度垂直方向上达到目视水平。然后向导

轨通气，将滑行器轻放在轨面上，调节位于三角形顶点位置的螺钉，使滑行器在

将要进行实验的运动范围内停住不动或无明显移动，则可认为轨面已经调平。注

意在即将调平时要以很小的角度旋转调平螺钉，以免调节过量。

②动态调平法

将两个光电门按实验需要拉开一段距离安装在导轨上，使其指针对准导轨上

标尺刻度。把光电门线两端的四芯插头分别插入光电门架和计时器面板上的四芯

插座中，将两光电门和计时器连通。开启计时器电源，使计时器能正常工作：将

计时方式置于“计时I”，用手在光电门处遮一下光，计时器能计下遮光时间即

为正常；将计时器计时方式置于“计时n”，用手在任一光电门处遮一下光，再

在另一光电门处遮一下光，计时器能计下两次遮光的时间间隔为工作正常。计时

器的时标定为不大于1毫秒。

在滑行器中部安装挡光片，接通气源，将滑行器轻放在轨面上，使其运动起

来。调整光电门的位置，使其能被挡光片有效遮光，又不妨碍滑行器运动。置计

时器为“计时n”计时方式。让滑行器从导轨一端向另一端运动，挡光片顺序通

过两个光电门。计时器分别计下挡光片通过两个光电门的时间。调节处于三角形

顶点位置的调平螺钉，使计时器计下的两次计时值基本相等，使滑行器从另一端

向相反方向运动，计时器的两次计时值也基本相等，即可认为轨面已调平。

(4)滑块质心的调整

气垫导轨的气垫对滑行器有一定的“浮力”。这一力的方向向上并且过滑行

器的几何中心。一般情况下滑行器的质心也在其几何中心。

所以，在轨面水平的条件下，滑行器应能浮在轨面上不沿轨面左右移动。但

在使用气轨做实验时要在滑行器上安装挡光片等附件。如果不注意，就改变了质

心位置，破坏滑行器所受重力与浮力的平衡，浮力中心会离开质心一段距离。浮

力会产生以质心为轴的力矩，使滑行器在竖直平面内转动一个小的角度，形成了

使滑行器沿轨面移动的分力。

这时即使轨面已经水平，滑行器仍不能浮在轨面上不动。这时请沿长度方向

移动滑行器上所安附件的位置，使装上附件后滑行器的质心与没装附件时滑行器

的质心尽量重合。装好附件的滑行器也应能浮在轨面上不动。

数字计时器：

（1）构造

数字计时器和光电门一起组成气

垫导轨的计时装置。光电门的外形如

图。它由发光器件（聚光灯泡或红外发

光二极管）和光敏器件（光敏二极管或

光敏三极管）组成。通常使光敏器件处

于亮（被光照）状态，在暗（光被遮）状态时向数字计时器进出脉冲讯号，触发数字

计时器计时或停计。

J0201-1型数字计时器如图。

计时器上的输入插口I和H分别与两个光电门相连接。计时开关扳向“1ms”

挡时数码管显示计时值单位为毫秒，计时量程0—0.999秒；该开关扳向“10ms”

挡时，量程为0〜0.09秒。复位键又称清零键。用以清除上一次计数或计时的示

数。

（2）J0201-CC型数字计时器工作状态

①“C”一一计数

用当光片对任意一个光电门遮光一次，屏幕显示即累加一次。

②一一遮光计时

当采用计时Si时，任一光电门遮光时开始计时，遮光结束(露光)停止计时，

屏幕依次显示出遮光次数和遮光时间。即图甲中挡光条通过光电门的时间。可连

续作1〜255次时间，但只存储前10个数据。

③‘S”一一间隔时间

当采用计时S2时，任一光电

门第一次遮光时开始计时。第二

次遮光时停止计时，屏幕依次显

示出挡光间隔和挡光间隔的时间,

即图乙中两个挡光条先后通过两

个光电门之间的时间间隔或挡光

片的两个边M、N通过一个光电门所用的时间。可连续作1〜255次实验，只存储

前10个数据。

④一一测振子周期

用弹簧振子或单摆振子配合一个光电门和一个挡光片做实验。“停止”计时

后，屏幕依次显示n个振动周期和1个n次振动时间的总和。

⑤“a”一一加速度

配合气垫导轨、挡光框、两个光电门作运动体的加速度试验。运动体上的挡

光框通过两个光电门之后自动进入循环显示一一挡光框通过第一个光电门的时间;

挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之间的间隔时间；挡光框通过第二个光

电门的时间；挡光框通过第一个光电门的速度；挡光框通过第二个光电门的速度；

挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之间的运动加速度。

⑥“g”一一测重力加速度

⑦“Col”一一完全弹性碰撞实验

⑧"Sgl"-----时标输出

(3)保养

①实验前应先调整发光器件和光敏器件的相对位置。如果二者没有对准，数

字计时器在“SJ'计时方式下数码管会不停地翻动、不能计时。使发光器件的光束

对准光敏器件、计时器的数码管就不会再翻动。手动“复位”后显示“0”，即可

开始遮光计时。

②数字计时器应按电子仪器常规保养。维修时严禁带电焊接，焊接时要将电

烙铁断掉电源，用余热焊接。

小型气源：

（1）构造

小型气源为气垫导轨提供一定流量和压强的空气。

它由过滤器、离心式风机、电动机、波纹管、滤清器、减震弹簧等组成。工

作时，电动机带动离心式风机旋转，空气从气源的进气口进入过滤器，进入风机

后被压缩成较高压强的气体，经过波纹管（能减少压缩空气噪声）后进入滤清器，

清除空气中的碳粉；（这些碳粉是电动机的碳刷产生的），然后从气源的出气口经

过塑料蛇形软管进入气垫导轨的型腔中。减震弹簧能减少机械震动产生的噪声。

国内已能生产大流量、高风压、无碳粉的低噪声气源，由于仍然使用整流子

电机，气源使用一段时间后，需要取出滤清器，更换其中的泡沫塑料。

（2）保养

①为保持进入气源的空气干净清洁，实验时不要将气源放在地上。为了不使

气源的振动影响滑行器的运动，也不要把气源与气轨放在同一实验台上。

②气源连续使用一般不超过90分钟。

③气源要与导轨配套。高压重滑行器的气轨要用高压气源（压强4-6千帕），

低压轻滑行器的气轨用低压气源（压强约0.3千帕）。

④使用以串激整流子电机为动力的气源，要定期更换碳刷。

教师操作：气垫导轨保持水平(水平尺处于中心位置)；数字计时器选择S?；

用一只光电门；用不同的挡光片(100mm,50mm,30mm)演示平均速度；当挡光片宽

度越来越小时，平均速度趋近于瞬时速度。

3、匀速直线运动

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、

水平尺、滑快、挡光片(30mm)

教师操作：数字计时器选择S2；气垫导轨保持水平；使用两只光电门；用手

轻推滑块，比较两个光电门示数；根据v=计算速度，比较结果。

挡光光电门1光电门2

片S

30mmt2

tlV1V2

3.匀变速直线运动

加速度

实验仪器：数字计时器

(J0201-CC)>气垫导轨(J2125)、小(

型气源(J2126)、滑快、挡光片(30mm)导轨C

教师操作：过

(1)使导轨呈倾斜状(通过调节

调平螺丝使右端略高于左端，使两光电门之间的距离约30厘米。接好计时器。计

时器用8挡。

(2)接通计时器电源，把滑行器(已插上挡光条)放在导轨上靠近右边光电门处,

接通气源电源，自由释放滑行器。在滑行器撞击到缓冲弹簧时立即关闭气源。记

下滑行器在两光电门间运动的时间和两光电门之间的距离。记入记录表中。使计

时器置零。

(3)移动左边光电门门架改变计时距离(改变10厘米左右即可)，重复步骤(2)o

如此继续，多取几组S、t数据，直至左边光电门过于接近缓冲弹簧，不便于计时

为止。

(4)根据所测S、t值，计算的值在实验误差范围内是否为恒量。若是，则可

求出其加速度的平均值。

研究匀变速直线运动

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、

滑快、挡光片(30mm)

实验目的：用气垫导轨比较精确地测定匀变速直线运动的即时速度和加速度。

实验原理：

物体(质点)过某点的即时速度等于物体经该点时足够小的位移(或足够小的

时间)内的平均速度的极限值。实验中位移AS在可能条件下尽量取小。测出通过

AS所用的时间At,则所求得的平均速度5=△$/4就可认为近似等于过该点的

即时速度。

若实验测得物体在匀变速直线运动中通过某两点时的即时速度，再测得物体

通过两点所用的时间t可以用公式a=求得其加速度。

教师操作：

(1)使气垫导轨倾斜约1°以下。两光电门分别放在位置A和4处，如图。滑

行器置于A的右边，并在其上插上挡光片。把光电门接在计时器上。计时器拨到

“计时II"⑸)挡。接通计时器电源。

(2)使小型气源工作，给导轨通气。让滑行器自由下滑。从计时器上读出滑行

器经过AAi的时间A3,在标尺上读出AAi之间的距离AS”求出滑行器在AAi这段

位移中的平均速度.

(3)把&处的光电门移到A2,A:i……,重复步骤2,分别测出对应的平均速度

%,v3……实验时要注意每次都使滑行器从同一位置自由滑下。

(4)分析所得的实验数据可发现，平均速度随位移减小而减小并趋向某一极限

(下表中数据仅供参考)。

(5)为了近似求得此平均速度的极限值，可将计时器拨在“计时I”挡，让滑

行器从上面实验中同一位置自由滑下通过A点，测出挡光条通过A点的时间'

挡光条的有效宽度△5,、=301皿(即1有)，则可求得滑行器在挡光条遮光时间内运动

的平均速度。它是在我们的装置中可能取到的过A点的最小位移内的平均速度，

可近似认为是过A点时的平均速度的极限值，它接近滑行器过A点时的即时速度，

见下表中最后一栏。

0.40.20.10.00.0

As(m)

2.51.70.80.40.1

△t(s)

68682

v瞬时0.10.10.10.10.1

(m/s)6246272013

(6)让一个光电门仍置于A处，另一光电门重新移回&处。重复步骤⑸的操

作。但此时要注意记下挡光条通过A的时间以及通过A和片的总时间t,可得

挡光条通过A的时间=t—根据挡光条的有效遮光宽度AS”分别求出滑行

器通过A及A时的即时速度V,尸和VA产。利用步骤(2)所测得的时间可

求得a=o

测定匀变速直线运动的加速度(学生实验)

实验仪器：打点计时器、交流电源(电火花打点计时器一220V,电磁打点计时

器一4〜6V)、纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线

实验目的：

(1)掌握判断物体是否作匀变速直线运动的方法。

(2)测定匀变速直线运动的加速度。

纸带处理：

(1)“位移差”法判断运动情况，设相邻点之间的位移分别为S1、S2、s3……

(A)若s2-s,=s3-S2=.......=s„-s„.l=O,则物体做匀速直线运动。

(B)若s2-s1=s3-s2=.......=s„-s„-1=As^O,则物体做匀变速直线运动。

(2)“逐差法”求加速度

a尸，3.2=98.3=，

然后取平均值，即a=。

(3)“平均速度法”求速度

=

Vn。

(4)“图像法”求加速度

由Vn=,求出无数个点的速度，画出VT图像，直线的斜率即加速度。

学生操作：

(1)把附有滑轮的轨道放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定

在轨道没有滑轮一端，连接好电路；再把细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边

挂上合适的钩码；把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面(若是

电火花打点计时器，用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘)。

(2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带

运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。

⑶从三条纸袋中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边

便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间的单位，即

T=0.02X5=0.1s,在选好的开始点下面记作0,第六点作为计数点1,依次标出计

数点2、3、4、5、6。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出分别记作以、s2……s6o

(4)求出a的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。

注意事项：

(1)要在钩码落地处放置软垫，防止撞坏钩码。

(2)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在

约50cm的纸带上清楚的取出7-8个计数点为宜。

(3)纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。

(4)不要分段测量各段位移，应尽可能的一次测量完毕(可先统一量出到记数

起点0之间的距离)。

自由落体运动竖直上抛运动

1、阻力很小时不同物体同时下落

实验仪器：旋片式真空抽气泵(XZ)、牛顿管

教师演示：用抽气泵把牛顿管内空气抽出不同程度，观察铝片与羽毛的下落

快慢。

实验结论：空气阻力很小时(接近于真空)，铝片

与羽毛同时下落。

2、测重力加速度(1)

实验仪器:铁架台、铁质小球(直径2—2.5厘米)、

数字计时器(J0201—CC)、光电门2个、米尺、学生

电源、电磁铁

教师操作：

(1)按图将光电门A、B和电磁铁安装在铁架台上，调整它们的位置使三者在

一条竖直线内。当电磁铁断电释放小球后，小球能顺利通过两个光电门

(2)将数字计时器通电并调整光电门，当光电门A光路被瞬间切断时，即开始

计时；当光电门B的光路被瞬间切断时，则停止计时。再接通电磁铁电源吸住小

球，开始实验。切断电磁铁电源，小球落下。此时计时器显示的时间即为小球做

自由落体运动通过两光电门A、B的时间At,实验连续做三次，然后取平均值。

(3)用米尺测出从小球开始下落的位置到两个光电门中心的距离'、h2,由公

式h,=gt」和h2=gt2\

得At=t2-ti=-=(-)

At2=(-产g=

由此就可算出所测的重力加速度。

注意事项:

(1)用电磁铁释放小球的缺点是，当切断电流后,

电磁铁的磁性消失需要一时间，铁球与电磁铁铁心可

能有一些剩磁，都会使下落时间较实际值大，引起误

差。因此，上面介绍的方法是测定小球通过两光电门

之间距离所用的时间。避免了测定小球开始下落的时

刻，这样就消除了上述误差。

(2)测量小球从开始下落的位置到两个光电门中

心的距离'、h2,应该是从小球下部球表面到两个光

电门中心的距离。而不是小球中心到光电门中心的距

离，因为光电门在小球下表面隔断光线时就立即开始

计时。为了提高精度，光电门的光束应该调得较细,

并适当增大两光电门A、B间的距离，使时间测量的相对误差减小。

3、测重力加速度(2)

实验仪器：铁架台、电磁打点计时器(J0203型)、米尺、重锤、夹子、学生电

源

教师操作：(1)将铁架台放于水平桌的边沿，打点计时器固定于支架的下端并

位于竖直平面内。支架底座上放一重物以保持支架的稳定。打点纸带上端穿过计

时器的限位孔，并用夹子固定起来，下端通过夹子悬挂一重锤。

(2)接上电源，闭合开关。待打点计时器工作稳定后，放开上面的夹子让重锤

带着纸带自由下落。这时计时器在纸带上打下了一系列点。重复实验，可得几条

打点纸带。

(3)在纸带上选取5—6个点，分别求出打点计时器在打这几个点时，重锤下

落的速度及对应的时刻，把乘出的结果在坐标纸上以t为横坐标，以v为纵坐标，

画出各点。再根据这些点画直线，直线的斜率即为利用该纸带测出的重力加速度

的值。然后利用另外几条纸带分别求出重力加速度的值，最后求出这些重力加速

度值的平均值，即为该地区的重力加速度值。

牛顿第一定律牛顿第三定律

1、惯性⑴

实验仪器：气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、滑块、挡光片

教师操作：气垫导轨保持水平；用手轻推滑块，手离开滑块后，合外力为零，

滑块维持匀速直线运动状态。

2、惯性⑵।彦।a

实验仪器：木块、小车

教师操作：突然使小车向前运动，小车上的木块向后倒。

3、惯性(3)——判断生蛋和熟蛋

实验仪器：生鸡蛋、熟鸡蛋、细绳2根

学生游戏：不敲碎蛋壳来判别一个蛋的生熟，你该怎么办呢?

这儿问题的关键就在生蛋和熟蛋的旋转情形不一样。这一点就可以用来解决

我们的问题。把要判别的蛋放到一只平底盘上，用两

只手指使它旋转。这个蛋如果是煮熟的(特别是煮得一，II

很“老”的)，那么它旋转起来就会比生蛋快得多，/八I小

而且转得时间久。生蛋呢，却甚至转动不起来。而煮匕/up\j/

得“老”的熟蛋，旋转起来快得使你只看到一片白影，

它甚至能够自动在它尖的一端上竖立起来。

这两个现象的原因是，熟透的蛋已经变成一个实心的整体，生蛋却因为它内

部液态的蛋黄、蛋白，不能够立刻旋转起来，它的惯性作用就阻碍了蛋壳的旋转;

蛋白和蛋黄在这里是起着“刹车”的作用。

生蛋和熟蛋在旋转停止的时候情形也不一样。一个旋转着的熟蛋，只要你用

手一捏，就会立刻停止下来，但是生蛋虽然在你手碰到的时候停止了，如果你立

刻把手放开，它还要继续略略转动。这仍然是方才说的那个惯性作用在作怪，蛋

壳虽然给阻止了，内部的蛋黄、蛋白却仍旧在继续旋转；至于熟蛋，它里面的蛋

黄、蛋白是跟外面的蛋壳同时停止的。

这类实验，还可以用另外一种方法来进行。把生蛋和熟蛋各用橡皮圈沿它的

“子午线”箍紧，各挂在一条同样的线上。把这两条线各扭转相同的次数以后，

一同放开，你立刻就会看到生蛋跟熟蛋的分别：熟蛋在转回到它的原来位置以后，

就因为惯性作用向反方向扭转过去，然后又退转回来——这样扭转几次，每次的

转数逐渐减少。但是生蛋却只来回扭转三四次，熟蛋没有停止它就早停下来了：

这是因为生蛋的蛋白、蛋黄妨碍了它的旋转运动的缘故。

4、弹力的相互性

实验仪器：气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、弹簧圈2只、滑

块2只

教师操作：气垫导轨保持水平；两只滑块相向运动，碰撞瞬间观察两只弹簧

圈变化。

5、摩擦力的相互作用

实验仪器：三合板、遥控玩具电动小车、玻璃

棒—

।(J3CCCCC'

教师操作：在桌面上并排放上一些圆杆，可用

静电中的玻璃棒.在棒上铺一块三合板，板上放一辆遥控电动玩具小车.用遥控器

控制小车向前运动时，板向后运动；当车向后运动时板向前运动。

6、静电力的相互作用

实验仪器：轻小球2个、毛皮、橡胶棒、丝/\~T------T

绸、玻璃棒、细线2根/\\/

教师操作：用细线拴两个小球，当两个小球+++

带同种电荷时，相互推斥而远离；当带异种电荷时，相互吸引而靠近。

7、磁场力的相互作用

实验仪器：小车2个、条形磁铁2个—

S|7IIN|S

教师操作：在两辆小车上各固定一根条形磁

'u(

铁，当磁铁的同名磁极靠近时，放开小车，两车

被推开；当异名磁极接近时，两辆小车被吸拢。

8、拉力的相互作用

实验仪器：小车(2个)、绳子

学生体验:把两辆能站人的小车放在地

面上，小车上各站一个学生，每个学生拿着

1r

绳子的一端。当一个学生用力拉绳时，两辆0o

小车同时向中间移动。

实验结论：

①相互性：两个物体间力的作用是相互的。施力物体和受力物体对两个力来

说是互换的，分别把这两个力叫做作用力和反作用力。

②同时性：作用力消失，反作用力立即消失。没有作用就没有反作用。

③同一性：作用力和反作用力的性质是相同的。这一点从几个实验中可以看

出，当作用力是弹力时，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩

擦力等等。

④方向：作用力跟反作用力的方向是相反的，在一条直线上。

9、相互作用力大小的关系

实验仪器：弹簧秤

教师操作：用两个弹簧秤对拉，观察两个弹簧秤间的作用力和反作用力的数

量关系。

实验结论：CH-------------------m

⑤大小：作用力和反作用力的大小在数值上是相等的。

牛顿第二定律

1、牛顿第二定律(1)

实验仪器：两辆质量相同的小车、两个光滑的轨道(一端带有定滑轮)、祛码(-

盒)、细绳、夹子

实验方法：控制变量法。

教师操作：两辆质量相同的小车，放在光滑的轨道上，小车的前端各系上细

绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的祛码，使两辆小

车在不同的拉力下做匀加速运动。

(2)对本次实验中说明的两个问题

a：祛码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于祛码所受的

重力。

b：用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。

(3)实验的做法：

a：在两祛码盘中放不同数量的祛码，以使两小车所受的拉力不同。

b：打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它

们同时停下来。

(4)观察两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小。

实验现象：所受拉力大的那辆小车，位移大。

实验结论：小车的位移与它们所受的拉力成正比；对质量相同的物体，物体

的加速度跟作用在物体上的力成正比。

教师操作：使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车上加放祛码，以增大质

量，研究加速度和质量之间的关系。

实验现象：在相同的时间里，质量小的那辆小车的位移大；在相同的力作用

下，物体的加速度跟物体的质量成反比。

2、牛顿第二定律(2)

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、

水平尺、天平、祛码、祛码盘(5g以下)、

滑块(200g以上)、挡光片、滑块配重、

细线

天平：

(1)构造和原理

天平是一种等臂杠杆装置，中学常

用的是物理天平，其构造如图。

天平工作原理一一平衡时，m

1水平2_底板；3一手怆架］4一

物•gL=m西•gL2,因为L尸L2,所以码。水准器；5—支架16—吊耳I7-横梁；8

-游码；9—平衡调节螺母；10读数指针：»

(2)规格

_层.调节器；12—中柱,13一读数标牌tM

—科盘•15-盘黑।16一开关凝超

①最大载荷：即天平允许称量的最

大质量。

②分度值：即游码在横梁上移动一个最小分格所代表的祛码质量。

③感量：是指指针