資源簡介

實驗三十一 單擺周期的測量
實驗目的
測量單擺的周期，驗證單擺振動的等時性。
實驗原理
單擺的振動周期不隨幅度改變而改變，即具有等時性。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、單擺等。
實驗裝置圖
見圖31-1。

實驗過程與數據分析
將光電門傳感器接入數據采集器第一通道，確保傳感器定位在單擺的平衡位置；
點擊“光電門設置”，將擋光片類型設置為“單擺”；
調整擺長和光電門傳感器的位置，使擺球可通過光電門傳感器并順利擋光；
打開“計算表格”，讓擺球擺動，點擊自動記錄中的“開始”，表格將實時記錄下單擺的周期，記錄20個周期左右后，點擊“結束”，停止記錄數據（圖31-2）；

點擊“保存”，保存實驗數據；
觀察實驗結果，總結單擺振動周期的等時性規律。
建議
更換不同長度的擺線、不同質量的擺球，研究單擺周期與上述兩者的關系。
實驗三十五 研究定滑輪與動滑輪
實驗目的
比較研究定滑輪與動滑輪的特點。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、滑輪、細線、10N左右的物塊等。
實驗原理
定滑輪不省力，但可以改變力的方向；動滑輪省力，但增加距離。
實驗過程與數據分析
將兩只力傳感器接入數據采集器；
將一只力傳感器的測鉤向下，傳感器調零，測鉤上掛上物塊，稱出物塊的重量；
在動滑輪上掛上物塊，拉動力傳感器通過細線和滑輪將物塊提起，觀察實驗數據，與物塊的重量作比較，總結出動滑輪力的特點；
在細線一端掛上物塊，另一端通過定滑輪和力傳感器的測鉤連接，拉動力傳感器將物塊提起（注意實驗前傳感器調零），觀察實驗數據，與物塊的重量作比較，總結出定滑輪構造中用力的特點；
同時使用兩只力傳感器拉動定滑輪和動滑輪，根據拉動細線的長度和物塊的運動距離，對動滑輪與定滑輪的特點進行比較。
實驗三十四 胡克定律
實驗目的
探究彈簧的伸長長度與彈力的關系。
實驗原理
由胡克定律，得彈簧的伸長長度s、彈力F之間有以下關系：F＝ks（k為彈性系數）。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、螺旋彈簧組、透明塑料尺、彩色圓片等。
實驗裝置圖
見圖34-1。

實驗過程與數據分析
把彈簧固定在鐵架臺上，彈簧可上下自由拉伸，將彩色圓片穿入彈簧，定位在其下端并保持水平，用作顯示彈簧伸長幅度的游標；
將透明塑料尺固定在鐵架臺上；
將力傳感器接入數據采集器，傳感器的測鉤向上連接彈簧；
手持力傳感器，對傳感器進行軟件調零，打開“計算表格”；
向下拉力傳感器，透過塑料尺觀察彩色圓片的位置，每拉動0.01m，手動記錄一次數據；
在計算表格中，增加變量“s”代表彈簧伸長長度，輸入對應的值，設置自由表達式“k＝F1/s”，得到一組實驗數據，點擊“求平均”得出各列的平均值（圖34-2）；

點擊“繪圖”，選擇X軸為“s”Y軸為“F1”，得到一組數據點（圖34-3）；

觀察可見數據點排列具有明顯的線性特征，點擊“擬合”，選取“線性擬合”，發現擬合線與數據點基本重合（圖34-4）且通過原點，可以推斷彈力的大小與彈簧伸長的距離成正比關系；

將位移傳感器接入數據采集器的第一通道，力傳感器接入第二通道，將位移接收器固定在彈簧的上方，發射器與力傳感器固定在一起；
利用位移傳感器測距替代人工讀數，在“組合圖線”窗口中選取X為“位移”、Y軸為“力”，得到一條“F - s”圖線（圖34-5下方圖線）；

“鎖定”該圖線，更換不同的彈簧，可得到另一條“F - s”圖線（圖34-5上方圖線）；
比較兩條“F - s”圖線的差異并分析其原因。
建議
換用橡皮筋等其他彈性材料，重復實驗，觀察實驗結果的區別，討論其成因。
實驗五 研究勻速直線運動
實驗目的
研究勻速直線運動的規律。
實驗原理
物體作直線運動時，單位時間內物體的位移相等，即為勻速直線運動。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力學軌道及配套小車等附件（圖5-1）。

實驗裝置圖
見圖5-2。

實驗過程與數據分析
將位移傳感器接收器接入數據采集器，并固定在力學軌道的高端；
將位移傳感器發射器與軌道小車固定在一起，調節軌道一端的高度，使小車在軌道上的運動接近勻速。調整位移接收、發射器的位置，使其基本正對；
打開“組合圖線”，點擊“添加”，選擇X軸為“時間”，Y軸為“位移”；
打開位移傳感器發射器的電源開關，讓小車自軌道的高端下滑，得出“s-t”（位移與時間）圖線（圖5-3）；

如果s-t圖線呈曲線，表明小車未做勻速直線運動，此時需調節軌道的角度；
選擇有效區段（圖5-4），點擊“線性擬合”，可見所選區域s-t圖線與擬合圖線完全重合（圖5-5），表明在勻速直線運動時位移與時間為線性關系，擬合直線的斜率即為運動物體的速度。

實驗五十 水的冷卻規律
實驗目的
研究熱水冷卻時的溫度變化規律。
實驗原理
一個熱的物體的冷卻速度與該物體和周圍環境的溫度差成正比（牛頓冷卻定律）。
＝k（T－c）；
T為物體溫度，c為環境溫度，k為常數。
T＝（T0－c）e－kt；
T0為t＝0時物體的溫度。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、鋁管、大水槽、帶孔橡皮塞。
實驗裝置圖
見圖50-1。

一般的實驗方法是讓熱水在自然狀態下冷卻。為了加快實驗速度，本實驗中將溫度傳感器探針和和盛有熱水的鋁管浸入大水槽，并以水溫作為環境溫度。
實驗過程與數據分析
將兩只溫度傳感器接入數據采集器；
將溫度傳感器固定在鐵架臺上，探針朝下，將水注入槽內；
打開“計算表格”窗口，設定“自動”記錄，設定間隔為“20s”；
設置變量“T1”、“T2”，分別對應兩只溫度傳感器；
在鋁管中注入適量熱水，塞上橡皮塞，將其中一只溫度傳感器（T2）的探針通過橡皮塞插入鋁管中（圖50-1），將鋁管和另一只溫度傳感器（T1）同時浸入大水槽；
點擊“開始”記錄數據，待兩只傳感器的示數相近時，點擊“結束”，得到一組實驗數據（圖50-2）；

點擊“繪圖”，得到兩條溫度圖線（圖50-3）。其中，“T1 - t”圖線（圖50-3下方）為環境溫度圖線，“T2- t”圖線（圖50-3上方）為水冷卻圖線；

比較兩條圖線的差異。
思考
怎樣根據實驗數據驗證牛頓冷卻定律？
實驗五十一 熱脹冷縮
實驗目的
觀察銅絲熱脹冷縮的現象。
實驗原理
多數物體受熱都會發生膨脹現象，只是不同的物體伸縮系數有所差別。
實驗儀器和用品
朗威?DISLab、計算機、組合支架、銅絲、打火機（火柴）。
實驗裝置圖
如圖51-1所示，將銅絲的一端與力傳感器的測鉤相連，用另一端的螺栓將銅絲漲緊。由力傳感器測量銅絲受熱和冷卻時因熱脹冷縮引發的張力變化。

實驗過程與數據分析
將力傳感器接入數據采集器；
按裝置圖安裝好實驗裝置，調節螺栓使銅絲張緊（不要超過傳感器的量程）；
打開“組合圖線”，點擊“添加”圖線，設定X軸為“時間”，Y軸為“力”。；
用打火機給銅絲加熱，約5秒鐘后停止加熱，待銅絲冷卻到室溫后停止記錄，得到“F-t”圖線（圖51-2）。

思考
為什么會發生熱脹冷縮現象？嘗試用分子運動論解釋熱脹冷縮的奧秘。是否所有物體都遵守熱脹冷縮規律？
舉例說明熱脹冷縮與人類生活的關系。
實驗五十七 查理定律
實驗目的
驗證查理定律。
實驗原理
由查理定律，對一定質量氣體，當體積不變時，壓強與熱力學溫度成正比：P∝T或＝常量。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、錐形瓶（100ml）、橡皮塞、塑料管、盛水容器等。
實驗裝置圖
見圖57-1。

實驗過程與數據分析
取出壓強和溫度傳感器，分別接入數據采集器的第一、二路通道；
橡皮塞打孔后將塑料管插入其中，并保證密封；
將塑料管用導管與壓強傳感器的測口相連，橡皮塞蓋緊錐形瓶；
將溫度傳感器的探針和錐形瓶放入盛滿溫水的容器中；
打開“計算表格”，待壓強與溫度的讀數穩定后，手動記錄數據；
在容器中加入熱水，使水溫發生變化，觀察讀數穩定后，手動記錄數據；
重復步驟6，記錄幾組數據；
輸入自由表達式“T＝T2＋273.15”（代表熱力學溫度）；再調用熱學公式庫中的“查理定律”公式，得出一組實驗數據（圖57-2）；

打開“組合圖線”界面，得出一組“熱力學溫度-絕對壓強”（T-P1）數據點。觀察上述數據點，可見其排列具有線性特征。點擊“線性擬合”，得到的擬合圖線非常接近原點（圖57-3）；

重新設置X軸為“P1”、Y軸為“T2”，基于所獲得的“P-T”數據點，可得到另一條擬合圖線（圖57-4）；

由該擬合圖線的方程y＝3.0476x＋（－281.3514），得出直線在Y軸上的截距為－281.4℃。該數值的物理意義即為熱力學溫標零度，與實際值（－273℃）之間的誤差很小，說明實驗達到了較高的精度；
另外，也可以嘗試使用朗威?DISLab遠紅外加熱器作為熱源來替換傳統實驗中的水浴。此時，需要使用快速反應溫度傳感器，將其密封在體積較小的容器（如試管內），以便將其置于遠紅外加熱器的爐芯內。

實驗五十三 沸點與壓強的關系
實驗目的
研究液體的沸點與壓強的關系。
實驗原理
液體的沸點與外界的壓強有關。壓強越大，沸點越高；壓強越小，沸點越低。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、燒瓶、三通接頭、膠管、鐵架臺、酒精燈、石棉網、玻璃管、橡皮塞、真空計等。
實驗裝置圖
見圖53-1。

實驗過程與數據分析
將壓強傳感器和溫度傳感器接入數據采集器并固定在鐵架臺上；
將鐵圈固定在鐵架臺上，石棉網置于鐵圈上；
將盛水燒瓶放在石棉網上，并用鐵夾固定；
將玻璃管和溫度傳感器探針透過橡皮塞插入燒瓶，塞緊并確保密封，玻璃管需遠離水面；
用三通和膠管連接玻璃管、壓強傳感器與真空計；
點燃酒精燈對燒瓶加熱，當水沸騰時停止加熱，記下此時的壓強值和溫度值；
隨著水溫下降，水不再沸騰。此時使用真空計抽氣，對燒瓶內減壓直到水再次沸騰，記錄此時的壓強值和溫度值；
通過實驗得出結論：水的沸點與環境壓強有關，環境壓強降低，沸點隨之降低；
也可以嘗試通過加壓使沸點升高。但務必注意安全，實驗中壓強不要超過120kPa。
建議
結合分子運動論的知識，引導學生討論為什么壓強的變化導致了沸點的變化。
實驗五十九 并聯電路中電流的規律
實驗目的
探究并聯電路中各支路電流與干路電流的關系。
實驗原理
實驗電原理見圖59-1。

圖中電流1為干電路中的總電流，電流2與電流3為兩個支路電流，兩個支路電流之和等于干路電流。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、學生電源、小燈泡、滑動變阻器、單刀開關、導線若干。
實驗過程與數據分析
將三只電流傳感器分別接入數據采集器；
按照實驗原理圖連接好實驗裝置，電路閉合；
打開“計算表格”，點擊記錄此時每個電流傳感器的測量值。每調節滑動變阻器觸點，就記錄一次數據，得到一組實驗數據（圖59-2）；

由實驗結果得出結論：并聯電路中各支路的電流之和等于干路電流。
實驗五十二 固體熔化時的溫度變化規律
實驗目的
了解晶體與非晶體在熔化過程中溫度的變化規律。
實驗原理
熔化是物質從固態變為液態的過程。晶體在熔化時溫度不變，該溫度即為晶體的熔點。非晶體沒有固定的熔點。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、試管、酒精燈、鐵架臺、石棉網、燒杯、海波（硫代硫酸鈉）、石蠟等。
實驗裝置圖
見圖52-1。

實驗過程與數據分析
將溫度傳感器，接入數據采集器；
調整傳感器窗口為“示波”顯示方式；
將溫度傳感器放置在盛有海波的試管里（探針頂端需沒入海波），將試管置于燒杯內并加以固定（試管不能接觸燒杯壁）；
在燒杯內注入清水，點燃酒精燈加熱，觀察試管內海波的物態變化及傳感器測量的溫度變化；
待水沸騰時，點擊“停止”，回放所測到的溫度圖線（圖52-2）；
由溫度圖線可以看出海波在熔化時溫度穩定在48℃~50℃之間，此溫度值就是海波的熔點；
將海波換成石蠟，重復上述實驗，得到石蠟熔化的溫度圖線（圖52-3）；

比較海波與石蠟的溫度圖線有何不同。
實驗五十五 阿基米德定律
實驗目的
驗證阿基米德定律
實驗原理
物體浸入液體中，所受到的浮力等于物體排開液體的重量。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、鐵架臺、燒杯、鐵塊。
實驗裝置圖
見圖55-1。

實驗過程與數據分析
將力傳感器固定在鐵架臺上并接入數據采集器；
在燒杯中加入適量的水，記下此時水的體積；
打開“計算表格”，設置變量“F1”代表力傳感器示數；“v”代表物體浸入液體后排開液體的體積；
對力傳感器調零，掛上重物，記錄此時的數據（實驗中為9.83N）；
點擊“公式”，設定自定義公式為“Fs=9.8*V”表示物體排開液體的重量；設定自定義公式“Ff=9.83-F1” 表示物塊所受的浮力；
將重物逐步浸入燒杯內的水中。待讀數穩定后，手動記錄數據，并輸入v值，計算得到一組實驗數據（圖55-2）；

根據實驗結果，總結物體所受浮力與所排開液體重量的關系。
注意
可調節物塊每次入水的深度，使水面剛好均處于燒杯的某一刻度上，便于讀數。
實驗五十八 串聯電路中電流的規律
實驗目的
探究串聯電路中電流的規律。
實驗原理
在串聯電路中各點的電流相等。
實驗電原理見圖58-1。

實驗器材
朗威?DISLab、計算機、學生電源、小燈泡、滑動變阻器、單刀開關、導線若干。
實驗過程與數據分析
將三只電流傳感器分別接入數據采集器；
按照實驗原理圖連接好實驗裝置圖，電路閉合；
打開“計算表格”，點擊記錄此時每個電流傳感器的測量值；
調節滑動變阻器觸點（改變電路中的電流），同時記錄數據，得到如圖58-2所示的實驗數據；

由實驗結果得出結論：串聯電路中各點的電流相等。
實驗五十六 玻意耳定律
實驗目的
驗證玻意耳定律。
實驗原理
由玻意耳定律：當溫度不變時，一定質量的理想氣體，其壓強與體積的乘積（PV）為常量，即體積與壓強成反比。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機等。
實驗裝置圖
見圖56-1。

實驗過程與數據分析
將壓強傳感器接入數據采集器；
取出注射器，將注射器的活塞置于15ml處（初始值可任意選值），并通過軟管與壓強傳感器的測口緊密連接；
打開“計算表格”，增加變量“V”表示注射器的體積，拉動注射器的活塞至20ml處，手動輸入V值；
點擊記錄壓強值；
改變并輸入V的值，記錄不同的V值對應的壓強數據；
點擊“公式”，選取熱學公式庫中的“玻意耳定律”公式，再輸入“自由表達式”k＝1/V代表體積的倒數，計算得出一組實驗數據（圖56-2）；

觀察實驗結果，發現壓強與體積的乘積基本為一常數；
啟動“繪圖”功能，設定X軸、Y軸分別為“V”與“P1”，得出一組“P-V”數據點（圖56-3）；

觀察可見，數據點的排列具有明顯的雙曲線特征。點擊“擬合”，選取“反比擬合”，得到一條擬合圖線（圖56-4），該圖線與數據點完全重合，證明了事先關于壓強與體積成反比的猜測；

設定X軸、Y軸分別為“k”與“P1”，得出一組“P-k”數據點。觀察可見，數據點的排列具有明顯的線性特征。點擊“擬合”，選取“線性擬合”，一條非常接近原點的擬合圖線（圖56-5），該圖線貫穿了所有數據點，證明了事先的猜測：壓強與體積的倒數成正比（線性關系）；
觀察分析上述圖線，總結壓強與體積的關系。
注意
傳感器接出的軟管內部容積大約有1ml，輸入計算機的氣體體積數據應為“注射器讀數＋1（ml）”！
本實驗宜通過同學之間的配合完成。一個操作注射器，一個操作計算機讀記數據，做完一次以后兩人輪換。
實驗五十四 液體內部壓強
實驗目的
探究液體內部壓強與深度的關系。
實驗原理
液體內部，在各個方向上都有壓強，液體的壓強隨著深度的增加而增大，在同一深度，液體向各個方向的壓強相等。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、液體內部壓強實驗器、鐵架臺、直尺、盛水圓筒、膠管等。
實驗裝置圖
見圖54-1。

實驗過程與數據分析
將壓強傳感器接入數據采集器，用膠管連接液體內部壓強實驗器與傳感器；
把實驗器放在盛水的圓筒中，觀察壓強讀數的變化；
保持實驗器入水深度不變，改變其方向，觀察壓強讀數是否變化；
打開“計算表格”，把實驗器拿出水面，記錄此時的壓強值（大氣壓強）；
按照0.050、0.100、0.150、0.200和0.250（米）的規律改變實驗器的深度并記錄對應的壓強值（圖54-2）；

點擊“變量”，輸入變量“h”表示入水深度，輸入“自定義公式”P5=P1-101.1表示進入水中壓強的增加量，得到一組數據；
點擊“繪圖”，選取X軸為“h”，Y軸為“P5”，得到一組數據點；
觀察可見數據點的排列具有明顯的線性特征，點擊“線性擬合”，得到一條過原點的擬合線，驗證了事先的猜想，并說明液體內部壓強與液體的深度成正比（圖54-3）；

保持實驗器入水深度不變，在水中加入食鹽并攪拌，以改變液體的密度，觀察壓強讀數的變化；
總結液體內部壓強與液體深度、液體密度的關系。
建議
在測量液體內部壓強之前，對傳感器調零，可直接測量壓強的增加量（相對測量）。
實驗十 加速度與拉力的關系
實驗目的
驗證加速度與拉力的正比關系，加深對牛頓第二運動定律的理解。
實驗原理
由牛頓第二運動定律：F=Ma，當M不變時，F∝a。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力學軌道及附件、天平、小沙桶等。
實驗裝置圖
見圖10-1、10-2。

實驗過程與數據分析
使用DISLab力學軌道附件中的“Ⅰ”型支架將兩只光電門傳感器固定在力學軌道一側，將光電門分別接入數據采集器的第一、二通道；
在小車上安裝寬度為0.020m的擋光片，將小車放在軌道的一端，輕推小車使其自由下滑，調整軌道的傾斜角，觀察小車通過兩光電門時的擋光時間，直至兩時間非常相近為止；
用天平稱出小沙桶的質量（kg），軌道的另一端安裝力學軌道附件中的滑輪系統，將沙桶懸掛在滑輪下方（圖10-2），并通過牽引繩與小車連接，對小車施加拉力（圖10-1）；
逐次增加小沙桶的質量并記錄數值，使其對小車施加的拉力逐次增大，采用實驗九的方法，測出不同拉力下加速度的值；
在計算表格中，增加變量“m1”，代表小沙桶的質量，并輸入相應數值；
輸入計算“拉力”的自由表達式“f = m1*9.8”（N），得出實驗結果（圖10-3）；

點擊“繪圖”，選擇X軸為“f”，Y軸為“a”，可見所獲得的數據點呈線性分布特征。點擊“線性擬合”，得一條非常接近原點的直線（圖10-4），從而可以驗證：在質量不變的情況下，拉力與加速度成正比。

注意：
需注意調節滑輪的高度，使牽引繩平行于軌道。
建議：
稱出小車的質量，利用本次實驗結果，計算Ma的值，比較與拉力的大小，分析產生誤差原因。
本實驗亦可采用氣墊導軌
實驗裝置
采用氣墊導軌配套的“U”型擋光片。
實驗過程與數據分析
與上文基本相同。
實驗十一 加速度與質量的關系
實驗目的
驗證加速度與質量的反比關系，加深對牛頓第二運動定律的理解。
實驗原理
由牛頓第二運動定律：F=Ma，在F不變的情況下，a與M成反比關系。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力學軌道及附件、天平、小沙桶等。
實驗裝置圖
見實驗十。
實驗過程與數據分析
用天平稱量出小車的凈質量（本次實驗為0.2200kg）；
調整軌道水平；
將小鉤碼通過牽引繩與小車連接，使之滑動；
在小車上放置不同數量的配重片（每片質量為50.5g），保證其它條件不變，利用實驗十的方法測出小車加配重片后質量發生變化時對應的不同加速度。
在“計算表格”中，定義變量“m”表示小車與配重片的總質量，并輸入其值。輸入自由表達式“Fx=1/m”計算出質量的倒數。輸入求加速度的公式得出計算結果（圖11-1）；

點擊“繪圖”，選擇X軸為“m”，Y軸為“a”，得到a- m圖線（圖11-2）；

如圖11-2中小圖所示，測量獲得的數據點在坐標系中的排列呈現出明顯的雙曲線特征，選擇“反比擬合”，得到的擬合圖線（大圖）驗證了對數據點排列規律的猜測；
重新選擇X軸為“1/m”，發現得到的實驗數據點的排列呈線性分布特征，點擊“線性擬合”，得到一條非常接近原點的直線（圖11-3）；

分析上述結果，說明加速度a與小車的總質量m的倒數成正比，即加速度a則與小車質量m成反比。
實驗十七 動量定理（恒力）
實驗目的
探究物體在恒力的作用下，物體所受合力的沖量與物體動量變化的關系。
實驗原理
由動量定理：物體所受合力的沖量等于物體動量變化，即Ft=mv’-mv。
用小沙桶拉動小車在軌道上滑動，如果小沙桶的質量遠小于小車的質量，可認為小車是在恒力的作用下運行。測出小車通過兩光電門的時間和在兩光電門之間的運行時間，通過計算得出沖量和動量變化。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力學軌道和附件、天平、小沙桶、配重片（沙子）等。
實驗裝置圖
見圖17-1。

實驗過程與數據分析
小車上安裝寬度為0.020m的“I”型擋光片，用天平稱出小車的總質量m（kg）及小沙桶和沙子的總質量m1（kg）；
將兩只光電門傳感器分別接入數據采集器的第一、二通道，將傳感器固定在軌道上；
調整軌道水平，將小沙桶懸掛在導軌末端下方，并通過牽引繩與小車連接，對小車施加拉力；
打開“計算表格”，點擊“變量”，啟動“擋光片經過兩個光電門的時間”功能；
點擊“開始”，令小車從軌道的一端滑動，使擋光片依次通過兩光電門傳感器，則擋光片通過兩只光電門傳感器的擋光時間t1、t2和從光電門1到光電門2的運行時間t12會記錄在表格中；
逐漸增加沙子的質量并手動記錄之，使其對小車施加的拉力逐次增大，采用上述實驗的步驟，測出不同拉力下的數據；
在計算表格中，增加變量“m”和“m1”，并輸入相應數值；
分別輸入計算“拉力”、“動量變化”、“沖量”的自由表達式“F=m1*9.8”、p=m*(0.020/t2-0.020/t1)、I=F*t12得出計算結果（圖17-2）；

輸入計算“動量變化”和“沖量”二者的相對誤差公式：n=(I-p)/((I+p)/2)，結果在1.33%~4.41%之間，說明在誤差允許的范圍內二者相等。
本實驗亦可采用氣墊導軌。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、氣墊導軌、天平、小鉤碼、配重片等。
實驗裝置圖
見圖17-3。

實驗過程與數據分析
在氣軌配套的滑塊上安裝“U”型擋光片（本次實驗所用擋光片的兩前沿距離為0.030m），用天平稱出滑塊的總質量m（kg）及小鉤碼與配重片的總質量m1（kg）；
將兩只光電門傳感器分別接入數據采集器的第一、二通道，將傳感器用轉接器固定在鐵架臺上或氣墊導軌上；
調整氣墊導軌水平，將小鉤碼與配重片懸掛在導軌末端下方，并通過牽引繩與滑塊連接，對滑塊施加拉力；
啟動氣墊導軌的氣源，檢測并調整光電門的高度，使擋光片順利擋光；
點擊“光電門設置”，選擇“U型”擋光；
打開“計算表格”窗口，點擊“變量”，啟動“擋光片經過兩個光電門的時間”功能；
點擊“開始”，令滑塊從氣軌的一端滑動，使擋光片依次通過兩光電門傳感器，則擋光片通過兩只光電門傳感器的擋光時間t1、t2和從光電門1到光電門2的運行時間t12會記錄在表格中；
逐次增加配重片的質量并手動記錄之，使其對滑塊施加的拉力逐次增大，采用上述實驗的步驟，測出不同拉力下的數據；
在計算表格中，增加變量“m”和“m1”，并輸入相應數值；
分別輸入計算“拉力”、“動量變化”、“沖量”的自由表達式“F=9.8*m1”、p=m*(0.03/t2-0.03/t1)、I=F*t12得出計算結果（圖17-4）；

輸入計算“動量變化”和“沖量”二者的相對誤差公式：n=(I-p)/((I+p)/2)，結果在2.36%~7.83%之間，說明在誤差允許的范圍內二者相等。
實驗十三 浮力的相互作用
實驗目的
研究牛頓第三定律在浮力中的體現。
實驗原理
物體浸入液體時，將受到液體向上的浮力，同樣物體對液體也有向下的壓力。液體對物體的浮力和物體對液體的壓力是一對作用力和反作用力，二者大小相等方向相反，符合牛頓第三定律。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、鐵架臺、轉接器、標有刻度的鉤碼、細繩、水、燒杯、托盤。
實驗裝置圖
見圖13-1。

實驗過程與數據分析
將兩只力傳感器接入數據采集器；
將力傳感器1固定在支架上，其測鉤更換為帶有螺釘的托盤（與朗威DISLab電子天平類似）并豎直向上，用轉接器將力傳感器2固定在鐵架臺上，使其測鉤豎直向下；
在燒杯內加入適量的水，置于托盤之上，將鉤碼懸掛在力傳感器2的測鉤上，鉤碼距水面1cm；
打開“計算表格”，“點擊記錄”兩個力傳感器的測量數據；
依次將砝碼浸入水中1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm，并手動點擊記錄當時的實驗數據；
在表格中增加變量“h”表示鉤碼浸入水中的深度，并輸入相應的數值，輸入自定義公式Fh=F1+F2，得到計算結果（圖13-2）；

點擊“繪圖”，設定并繪出基于實驗數據的三條圖線“F1-h”、“F2-h”、“Fh-h”（圖13-3）；
圖13-3下方的圖線“F2-h”對應力傳感器2所受拉力隨h的變化；中間圖線“F1-h”對應力傳感器1所受壓力隨h的變化；上方圖線“（F1+F2）-h”對應兩力之和隨h的變化。可見隨著鉤碼入水深度的增加，鉤碼所受浮力越來越大（F2減小），鉤碼對水的壓力也越來越大（F1增大）。二者增減幅度相等，故F1與F2之和保持不變。

實驗十九 動量守恒定律
實驗目的
驗證動量守恒定律。
實驗原理
根據動量守恒定律，位于軌道上的兩小車碰撞前后，合外力為零，故總動量守恒（注意動量的方向性）。
碰撞中兩小車接觸，有完全彈性碰撞（小車前安裝彈簧圈或強力同性磁鐵）、完全非彈性碰撞（小車觸點處放橡皮泥或尼龍粘扣，小車相碰后粘在一起）和非完全彈性碰撞（小車直接相碰）三種類型。
本實驗只介紹接觸碰撞中的前兩種形式。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力學軌道及附件、天平等。
實驗裝置
見圖19-1。

實驗過程與數據分析
在兩小車前安裝同性磁鐵片，用天平稱出兩小車質量分別為208.2g、208.5g；
取兩只光電門傳感器，分別接入數據采集器的第一、二通道，將傳感器用支架固定在軌道上；
將軌道調整水平，兩小車上安裝寬度0.020m的“I”型擋光片；
檢測并調整光電門的高度，保證擋光片可順利通過光電門的間隙；
打開“計算表格”，點擊“開始”，輕推兩小車使之做相向運動，分別通過兩光電門后發生碰撞，碰后兩小車均被彈回，反向通過光電門；
重復上述步驟，實驗多次；
輸入計算碰前與碰后的總動量的公式：P=0.2082*0.020/t1-0.2085*0.020/t2，得出實驗結果（圖19-2）；

表格中第1、3、5、7行的計算結果為三次實驗碰前總動量，第2、4、6、8行為三次實驗碰后總動量的相反值，單位：（kg*m/s）；
由實驗結果可計算出四次實驗碰前與碰后的動量損失分別為2.17%、3.6%、1.9%、2.9%；
將兩小車的彈簧圈改為尼龍粘扣，把小車1放在兩光電門傳感器之間，推動小車2通過一個光電門傳感器后與小車1相碰，碰撞后的兩小車粘合在一起通過第二個光電門傳感器；
輸入碰前和碰后總動量計算公式P1=0.2085*0.02/t1、P2=0.4167*0.02/t2，輸入計算二者相對誤差計算公式n=(P1-P2)/p1，計算得出實驗結果（圖19-3）；

根據實驗結果得出八次實驗碰撞碰前與碰后的動量損失分別小于2.53%；
注意：
推動小車時，應盡量遠離光電門，避免小車通過光電門時形成加速運動。
本實驗亦可采用氣墊導軌。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、氣墊導軌、天平等。
實驗裝置
見圖19-4。

實驗過程與數據分析
在滑塊前端安裝彈簧圈，用天平稱出兩滑塊質量分別為229.5g、222g；
取兩只光電門傳感器，分別接入數據采集器的第一、二通道，將傳感器固定在氣墊導軌或鐵架臺上；
將氣墊導軌調整水平，滑塊上安裝“U”型擋光片(兩前沿的寬度0.03ｍ)；
啟動氣墊導軌的氣源，檢測并調整光電門的高度，保證擋光片可順利通過光電門的間隙；
打開“計算表格”，點擊“自動記錄”，輕推兩滑塊使之做相向運動，分別通過兩光電門后發生碰撞，碰后兩滑塊均被彈回，反向通過光電門；
重復上述步驟，實驗多次，關閉氣源；
輸入計算碰前與碰后的總動量的公式：P=0.222*0.03/t1-0.2295*0.03/t2（kg*ｍ/s），得出實驗結果（圖19-5）；

表格中第1、3、5行的計算結果為三次實驗碰前總動量，第2、4、6行為三次實驗碰后總動量的相反值；
由實驗結果可計算出三次實驗碰前與碰后的動量損失分別為3.17%、2.6%、1.00%；
將兩滑塊的彈簧圈改為尼龍粘扣，只在滑塊1（質量為230g）上安裝U型擋光片，把滑塊2（質量為216g）放在兩光電門傳感器之間，推動滑塊1通過一個光電門傳感器后與滑塊2相碰，碰撞后的兩滑塊粘合在一起通過第二個光電門傳感器；
輸入碰前和碰后總動量計算公式P1=0.230*0.03/t1、P2=0.446*0.03/t2，計算得出實驗結果（圖19-6）；

根據實驗結果得出三次實驗碰撞碰前與碰后的動量損失分別為1.40%、3.21%、3.65%；
實驗十二 牛頓第三定律
實驗目的
驗證牛頓第三定律。
實驗原理
對于每一個作用力，必然有一個反作用力。作用力與反作用力總是成對出現的，它們同時存在，同時消失，分別作用在兩個相互作用的物體上。
實驗器材
朗威DISLab、計算機等。
實驗裝置圖
見圖12-1。

實驗過程與數據分析
將兩只力傳感器接入數據采集器；
啟動“組合圖線”功能，點擊“增加”，增加圖線“時間-力1”與“時間-力2”；
兩手各持一只力傳感器，讓兩傳感器的測鉤互相鉤住，兩手用力拉或壓，得兩條“力-時間”組合顯示圖線（圖12-2）。觀察發現兩條圖線基本重合，表示兩力大小相等；

選中其中一條圖線，點擊“設置”，設為“鏡像顯示”，對兩個力的方向加以區別；
返回實驗界面，繼續實驗，可見兩條圖線以X軸對稱（圖12-3），說明兩力方向相反；
點擊“停止”，將“采樣頻率”設置為“500”。讓兩只力傳感器的測鉤正對，相互敲擊，獲得另外兩條以X軸呈上下對稱的圖線（圖12-4）；

結合實驗結果，總結牛頓第三定律在實驗中的體現。
建議：
實驗中應保持兩傳感器的手柄平行，注意測鉤的角度，以免產生扭力；
取下測鉤，設法在鎖緊螺栓上固定上強力磁鐵，重復實驗，觀察磁力是否符合牛頓第三定律；
改變實驗次序，嘗試另外一種教學思路：先觀察鏡像圖像，得出兩力方向相反；再取消鏡像模式，借助兩圖線的重合現象，驗證兩力大小相同；
嘗試引導學生畫出上下不對稱的圖線，對應此時的操作手法分析圖線不對稱的原因，加深對正確操作方法的理解和認識。
實驗十五 用光電門傳感器測自由落體的加速度
實驗目的
測量自由落體的加速度。
實驗原理
由vt2－v02＝2as，得加速度a＝；
把鐵皮加工成如圖15-1所示的擋光片，作為自由落體。設擋光片的兩前沿距離為s，擋光片上下兩叉的寬度都為L0（用卡尺精確測量），兩叉擋光時間分別為t1、t5。由于L0足夠小，故認為兩叉通過光電門的瞬時速度分別是v0＝、vt＝，本次實驗L0＝0.01m，s＝0.1m。亦可將透明有機玻璃片按固定間隔涂黑制成圖15-2所示的擋光片。

實驗器材
朗威DISLab、計算機、鐵架臺、擋光片。
實驗裝置圖
見圖15-3。

實驗過程與數據分析
將光電門傳感器用轉接器固定在鐵架臺，保持其水平并接入數據采集器第一通道；
打開“計算表格”，選擇“自動記錄”，點擊“開始”；
自光電門傳感器上方釋放擋光片，使其垂直下落，并確保擋光片上下兩叉順利通過光電門并擋光；
點擊“結束”，增加變量“t5”，復制t1中第二行的值并粘貼到變量“t5”的第一行；
輸入自由表達式“g=（（0.01/ t5）︿2-(0.01/t1)︿2）/0.2”，得到第一行的計算結果即為自由落體加速度；
重復步驟2-5，得到一組實驗數據（圖15-4）。對照實驗結果與實驗地重力加速度實際值，可見相對誤差為2~3%。

實驗十八 動量定理（變力）
實驗目的
探究物體在變力的作用下，物體所受合力的沖量與物體動量變化的關系。
實驗原理
由動量定理：物體所受合力的沖量等于物體動量變化，即Ft=mv’-mv。
在軌道上用小車與力傳感器的測鉤碰撞，測出小車碰前和碰后返回通過光電門的時間計算出小車速度的變化，從而得出小車動量的變化。從力傳感器測得的“F-t”圖線上，通過對圖線的積分處理得出沖量大小。比較小車在變力的作用下沖量與動量的變化關系。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力學軌道及其附件、天平等。
實驗裝置圖
見圖18-1。

實驗過程與數據分析
在小車上安裝“I”型擋光片（本次實驗所用擋光片的寬度為0.020m）并在其前端安裝彈簧圈，用天平稱出小車的總質量m（kg）；
將光電門傳感器和力傳感器分別接入數據采集器的第一、二通道，將光電門傳感器用支架固定在軌道的一側；
將力傳感器通過力學軌道上的固定柱固定在軌道上，調整其高度使測鉤與滑塊彈簧圈的觸碰點剛好位于測鉤中心線上；
打開“組合圖線”，添加“力-時間”圖線，將采樣頻率設置為“500”。打開“計算表格”，點擊“開始”；
推動小車通過光電門傳感器后與力傳感器的測鉤碰撞，經反彈后又通過光電門傳感器，則擋光片兩次通過光電門傳感器的擋光時間t1記錄在表格中；
在計算表格中，增加變量“t2”，將t1列中的第二行的數據復制后粘貼到t2列中的第一行中。增加變量“m”表示小車的總質量（本次實驗為0.3175kg）；
輸入代表“碰前速度”、“碰后速度”和“動量變化”的公式“v1=0.020/t1”、“v2=0.020/t2”和“p=m*(v1+v2)”，計算得出動量變化分別為0.2926（圖18-2）；

在“組合圖線”窗口中，用圖線控制功能，將碰撞時的“F-t”圖線回放，選取有效區域后，啟用“其它處理”中的“積分”功能，計算出力與時間的積分值（即沖量Ft），得出碰撞的沖量是：0.2888（圖18-2）；
重復步驟4~10，得到多次實驗結果，見圖18-3。

計算三次實驗沖量與動量變化量的相對誤差，分別是1.31%、1.28%、0.68%，充分說明了在誤差允許范圍內二者相等。
建議：
本實驗亦可使用朗威?DISLab教材專用軟件來做，實驗操作將大為簡化。
本實驗亦可使用氣墊導軌。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、氣墊導軌、天平、鐵架臺等。
實驗裝置圖
見圖18-4。

實驗過程與數據分析
同上。
實驗十六 超重與失重
實驗目的
觀察超重與失重現象，探究產生超重與失重的原因。
實驗原理
物體在向上或向下作加速運動時，對支持物的作用力大于或小于重力，這種現象稱為超重或失重。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、重物。
實驗裝置圖
見圖16-1。

實驗過程與數據分析
將力傳感器接入數據采集器，選擇“示波” 顯示方式；
握住傳感器的手柄，使其測鉤豎直向下，點擊“調零”；
將重物（6N左右）懸掛在力傳感器測鉤上；
教師可以在實驗之前先引導學生基于實驗原理，猜想超重和失重對應的“F-t”圖線可能呈現出的形狀；
手持懸掛有重物的力傳感器，沿垂直于地面的方向加速升降，觀察波形變化；
點擊“停止”，回放“F-t”圖線（圖16-2）；
根據實驗獲得的“F-t”圖線，分析推斷該圖線不同區段所對應的運動狀態，對學生們實驗之前的猜想加以驗證；
改變重物上升、下降的加速度或重物的質量，重復實驗，觀察此時的“F-t”圖線與圖16-2之間的差別，討論其成因。

實驗十四 用位移傳感器研究自由落體運動
實驗目的
研究自由落體的運動規律。
實驗原理
用位移傳感器發射器作為自由落體，位移傳感器接收器固定在鐵架臺上，當傳感器發射模塊下落時，描繪記錄下自由落體的“s-t”圖線。借助軟件功能分析自由落體的規律。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、鐵架臺、減震回收裝置（墊有海棉或絨布的紙簍）等。
實驗裝置圖
見圖14-1（固定在鐵架臺上的是位移接收模塊，下方手持的是位移發射模塊）。

實驗過程與數據分析
將位移傳感器接收器垂直向下固定在鐵架臺上，接入數據采集器第一通道；
打開“組合圖線”窗口，點擊“添加”，選取“時間-位移”；
將鐵架臺置于實驗桌邊緣，使位移傳感器接收器與地面的減震回收裝置正對，以確保發射模塊自由下落后可落入其中；
打開發射模塊的電源，使其與接收模塊正對，釋放發射模塊，使其自由下落，獲得“s-t”圖線（圖14-2）；

因下落時間極為短暫，故“s-t”圖線近乎垂直。利用軟件的“自由坐標”功能，圖14-2中的圖線已經過了適當拉伸（橫軸），以便于觀察和分析；
在“s-t”圖線上選擇“有效區段”（圖14-3），對所選區段進行“二次多項式擬合”，發現擬合圖線與實測圖線完全重合（圖14-4），說明位移s與運動時間t為二次方關系；
對擬合圖線進行“求導”，導數曲線為一條直線（圖14-5），即速度與時間的關系為線性關系；
對“求導曲線”進行“線性擬合”（圖14-6）。由擬合圖線的直線方程：y=（982.9129x）+（-8848.2236），得出該擬合圖線的斜率為982.9（cm/s2），即9.829（m/s2），其物理意義為速度的變化率，也就是重力加速度；

將實驗結果與當地重力加速度值（實驗地為濟南市）進行對比。
討論
在研究自由落體運動實驗中使用位移傳感器給了我們什么啟發？
實驗四 力的合成與分解
實驗目的
驗證共點力的合成定則。
實驗原理
共點力的合成與分解符合力的平行四邊形定則。
實驗器材
朗威DISLab、計算機、DISLab力的合成分解實驗器、鉤碼（5.76N）、小細繩等（見圖4-1）。

實驗裝置圖
見圖4-2。

實驗過程與數據分析
將兩只力傳感器分別接入數據采集器，將DISLab力的合成分解實驗器通過十字轉接器固定在鐵架臺上；
按照圖4-2將兩力傳感器固定在DISLab力的合成分解實驗器的掛臂上，力傳感器測鉤指向實驗器力矩盤的圓心，且與力矩盤中心垂線呈45°夾角，兩力傳感器測鉤延長線相互垂直；
將兩條細繩拴在測鉤上，細繩的另一端在力矩盤的圓心處打結拴在一起；
觀察軟件中兩個力傳感器窗口，點擊“調零”，使傳感器窗口示數為0；
在細繩的打結處向下方引出另一細繩，并掛上鉤碼；
調整實驗器的力矩盤，使掛鉤碼的細線與力矩盤下方的0°重合；
打開“計算表格”，定義變量“g”為常量5.76，定義變量“q”代表角度值，使用“點擊記錄”，記錄所測數據；
順時針轉動力矩盤，在轉動角度分別為10°、20°、30°、45°時，依次記錄所測數據并輸入對應的角度值；
點擊“公式”，考慮到角度與弧度的換算關系，輸入自由表達式“F5＝g*Cos（（45-q）*pi/180）”，表示“F1的理論值”；輸入自由表達式“F6＝g*Sin（（45-q）*pi/180）”，表示“F2的理論值”；
比較實測值與理論值，發現二者接近（見圖4-3），驗證了力的合成定則。

建議：
在表格中輸入實測值與理論值的相對誤差計算公式，觀察計算結果。
可以接入第三只力傳感器替代鉤碼的重力，重新做上述實驗。
調整力傳感器在DISLab力的合成分解實驗器掛臂上固定方向，用實驗器附帶的滾軸替換測鉤，使用配套的標準木塊，即可進行力的分解實驗（圖4-4）。

實驗四十一 聲波的合成
實驗目的
觀察聲音的合成波形。
實驗原理
兩個聲源同時發出的聲音會相互疊加。若兩路聲波的頻率不同，則合成后的波形即為兩路波在同一點的矢量和。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、音叉等。
實驗裝置圖
同實驗四十。
實驗過程與數據分析
將聲傳感器接入數據采集器第一通道；
使用頻率為440Hz和256Hz的音叉作為聲源，并排放置；
分別單獨敲擊兩音叉，觀察各自的波形（圖41-1、41-2）；


同時敲擊兩音叉，觀察合成后的波形（圖41-3）；

實驗四十七 紅外線的熱效應
實驗目的
用溫度傳感器測量紅外線的熱效應。
實驗原理
在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視覺的，叫做可見光。波長大于紅光的光叫做紅外線，雖然肉眼看不到，但卻能夠使被照射物體升溫。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、平行光源、棱鏡、學生電源、白紙板、支架。
實驗裝置圖
見圖47-1。

實驗過程與數據分析
取一只溫度傳感器，接入數據采集器；
打開光源，使光線透過棱鏡在白紙板上形成光譜；
將溫度傳感器固定在支架上，使其探針處于紅光區域之外約2mm（圖47-1）；
關閉光源開關，待溫度傳感器的示數接近于環境溫度時（示數基本不變），打開光源開關，觀察溫度變化；
實驗結果顯示，溫度不斷升高，證明了紅外線具有熱效應。
建議
為使實驗效果更加顯著，可將溫度傳感器探針前端用煤煙熏黑；并行使用多只溫度傳感器，一只用于環境溫度測量，其余定位在光譜的不同位置，對不同頻段的光波是否存在熱效應進行研究。
實驗四十三 水在加溫過程中的溫度曲線
實驗目的
觀察水加熱時水溫的變化情況，繪制從加熱到沸騰期間水溫變化的圖線。
實驗原理
一定質量的水，在加熱過程中溫度不斷升高，但上升的幅度不盡相同，水沸騰以后，雖然繼續加熱，但溫度不再升高。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、燒杯、三腳架、石棉網、酒精燈、鐵架臺等。
實驗裝置圖
見圖43-1。

實驗過程與數據分析
將溫度傳感器接入數據采集器；
將酒精燈放在三腳支架下。三腳支架上放置石棉網，燒杯里面加入適量的清水，放置在石棉網上；
將溫度傳感器固定在鐵架臺上并把傳感器探針插入燒杯，置于水面下約2cm處；
打開“計算表格”將自動記錄時間間隔設為“5s”；
點燃酒精燈，開始加熱，點擊“開始”，待到水沸騰時，停止加熱，點擊“結束”，得到一組實驗數據（圖43-2）；

點擊“繪圖”，設定X軸為“t”，Y軸為“T1”，根據實驗數據繪出對應水加熱至沸騰過程的溫度圖線（圖43-3）；

根所據實驗結果，分析水在加熱過程中溫度的變化規律。
實驗四十九 熱傳導
實驗目的
比較不同物質的熱傳導性能。
實驗原理
熱傳導是指熱量從系統的一部分傳到另一部分或由一個系統傳到另一個系統的現象，是固體中熱傳遞的主要方式。不同物質的熱傳導性能不同。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、熱傳導實驗器、酒精燈、支架三只、升降臺。
實驗裝置圖
見圖49-1。

本實驗裝置中，測試的三種金屬分別為鋁、黃銅、鐵，當酒精燈對三條金屬棒的末端同時加熱時，溫度傳感器測出金屬棒的頂端的溫度變化，從而對三種金屬的熱傳導性能加以比較。
實驗過程與數據分析
取三只溫度傳感器，分別接入數據采集器的一、二、三通道；
把三只溫度傳感器分別固定在支架上，測量探針與金屬棒的頂端接觸；
打開“計算表格”，將黃銅棒、鐵棒和鋁棒溫度分別設定為“T1”、“T2”、“T3”；
選擇“自動”記錄，設定時間間隔為“5s”，點擊“開始”；
點燃酒精燈，加熱三條金屬棒的末端（連接處）約兩分鐘，點擊“結束”，得到一組實驗數據（圖49-2）；

點擊“繪圖”，設定X軸為“t”，Y軸分別為“T1”、“T2”、“T3”，得到三條溫度圖線（圖49-3）；

圖49-3中，自上而下分別是鋁、黃銅、鐵的溫度變化圖線，從中可觀察到三種金屬熱傳導性能的明顯差異。
實驗四十二 聲音的共鳴
實驗目的
觀察聲音的共鳴現象。
實驗原理
聲音共鳴的本質是同頻率機械振動產生的共振現象。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、同頻音叉、共鳴箱等。
實驗裝置圖
見圖42-1。

實驗過程與數據分析
將聲傳感器接入數據采集器第一通道；
選取兩只相同的共鳴箱a和b，相對放置，二者相距0.1米左右；
將頻率為440Hｚ的音叉分別插在兩只共鳴箱上，聲波傳感器置于兩共鳴箱之間；
打開“組合圖線”窗口，增加 “時間-聲波”圖線；
敲擊共鳴箱b上的音叉，使a與之發生共振并隨之發聲；
用手握住共鳴箱b上的音叉使其停振，點擊“停止”；
回放圖像（圖42-2）可觀察到，共鳴箱b停振后，共鳴箱a上的音叉仍繼續振動并發聲，這就是聲音的共鳴現象；

如果共鳴聲音過小，可使用軟件中的縱軸放大功能。
討論
生活中常見的共鳴現象有哪些？
有哪些樂器的構造應用了共鳴原理？
實驗四十五 摩擦做功使溫度升高
實驗目的
理解功與能的轉化。
實驗原理
兩物體摩擦時，克服摩擦力所做的功轉化為物體內能，內能增加溫度升高。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、銅管、橡皮塞、棉繩、夾具、柔性泡沫塑料等。
實驗裝置圖
見圖45-1。

實驗過程與數據分析
將溫度傳感器接入數據采集器；
選擇“示波”方式；
使用夾具將銅管固定在實驗臺上；
將溫度傳感器探針透過橡皮塞插入銅管，注意不要讓探針接觸銅管壁；
將棉繩套在銅管上，快速來回拉動，可觀察到溫度圖線隨之上升（圖45-2）；

也可將溫度傳感器探針插入柔性泡沫塑料之中，用手握住并快速抽動，亦可觀察到升溫現象（注意保護探針，不要用力過猛造成探針彎曲或折斷）。
設想
如果將適量乙醚滴入銅管并確保密封，拉動棉繩后會出現何種情況？
實驗四十八 熱輻射研究
實驗目的
觀察并記錄熱輻射（吸熱和放熱）過程中溫度隨時間的變化情況，比較不同顏色物體的熱輻射的能力。
實驗原理
熱輻射是熱傳遞的一種形式，物體一方面以輻射的形式向外界放出能量；另一方面又吸收其他物體的輻射而獲得能量。同一物體的輻射本領跟吸收輻射本領是相同的，即良好的輻射體一定也是良好的吸收體。物體以輻射的方式吸熱和散熱的本領與表面的顏色有關，黑色物體的熱輻射本領明顯強于其他顏色的物體。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、鐵架臺、黑白兩色鋁管各一只、水、橡皮塞、加熱燈。
實驗裝置圖
見圖48-1。

實驗過程與數據分析
取兩只溫度傳感器分別接入數據采集器的第一、二通道并固定在鐵架臺的橫梁兩端；
打開數據表格，增加變量“t”表示計時間隔，本次實驗設置記時間隔為5秒，選擇“自動”方式記錄數據；
在兩個鋁管中加入溫度相同的熱水，將溫度傳感器探針透過橡皮塞插入鋁管中，自動紀錄此時的溫度，直到水溫接近室溫為止，得到一組實驗數據（圖48-2）；

點擊“繪圖”，設定X軸為t，Y軸為T1，得到對應白色鋁管的溫度圖線（圖47-3上方圖線）；再設定X軸為t，Y軸為T2，得到對應黑色鋁管的溫度圖線（圖48-3下方圖線）；

比較兩條圖線，可知黑色鋁管散熱的速度明顯高于白色鋁管；
將兩鋁管中的水取出，重新套在溫度傳器的探針上，待兩鋁管內的溫度與室溫相同時，打開“計算表格”，選擇“自動”記錄方式，時間間隔設定為“5”秒；
將加熱燈置于與兩鋁管等距位置，打開加熱燈，對兩鋁管加熱；
點擊“開始”，記錄升溫數據；
點擊“繪圖”，設定x軸為t，Y軸為T1，得到對應白色鋁管的溫度圖線（圖48-4下方圖線）；再設定X軸為t，Y軸為T2，得到對應黑色鋁管的溫度圖線（圖48-4上方圖線）；

比較兩條圖線（圖48-4），可見對應黑色鋁管溫度的圖線迅速上升，而對應白色鋁管溫度的圖線升幅很不顯著。這說明黑色鋁管吸熱的速度明顯高于白色鋁管。
建議
1、取兩只相同的鋁管，一只用煤煙熏黑，另一只包裹上銀白色光亮鋁箔，可制成實驗用的黑白鋁管；
2、觀察可知，圖48-3和圖48-4中，溫度圖線在實驗剛開始階段變化幅度較大，隨后變化幅度逐漸減小。可組織學生針對此現象展開討論。
實驗四十六 氣體壓縮使溫度升高
實驗目的
理解功與能的轉化。
實驗原理
氣體壓縮，外界對氣體做功，氣體的內能增加，溫度升高。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、注射器、座架。
實驗裝置圖
見圖46-1。

實驗過程與數據分析
將溫度傳感器接入數據采集器，向后拉動注射器的活塞，把傳感器的探針插入注射器內（可用熱水適當浸泡注射器前端以便于探針插入）；
將采樣頻率調節為“20”，顯示方式選擇為“示波”；
用力快速壓縮注射器的活塞，可觀察到溫度升高現象，升溫幅度在2~4℃之間（圖46-2）；

實驗結果顯示：氣體在受到壓縮時，內能增加，溫度升高。
建議
在學生中組織比賽，看誰的壓縮升溫效果更明顯（要注意保護探針，不要用力過猛造成探針彎曲或折斷）。
實驗四十四 液體蒸發使溫度下降
實驗目的
觀察液體蒸發時溫度的變化。
實驗原理
液體在蒸發過程中吸收熱量，致使液體依附的物體溫度下降。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、酒精、綿紙、扇子。
實驗裝置圖
見圖44-1。

實驗過程與數據分析
將溫度傳感器接入數據采集器；
選取“示波”顯示方式；
用蘸上酒精的綿紙將溫度傳感器探針包住，用扇子扇或輕輕揮動，即可得到顯示溫度下降的圖線（圖44-2）。

討論
分別在溫度傳感器探針上涂酒精和蘸水的降溫效果有何不同？
如果將探針直接插入酒精瓶（前端浸入酒精），溫度圖線將有何變化？為什么？
實驗四十 聲波干涉
實驗目的
觀察同頻聲音的合成波形。
實驗原理
兩個聲源同時發出的聲音會相互迭加。若兩路聲波的頻率相近，則能產生拍的現象（即聲音聽起來忽高忽低）。
實驗器材
朗威?DISLab、計算機、共振音叉等。
實驗裝置圖
見圖40-1。

實驗過程與數據分析
將聲傳感器接入數據采集器第一通道；
使用頻率為440Hz的兩只音叉作為聲源，并排放置；
同時敲擊兩音叉，形成兩個頻率相近的聲源；
將聲波傳感器移近聲源，可觀察到聲音圖線中的振幅忽高忽低；
點擊“停止”，對時間軸進行壓縮，可使圖線明顯反映出聲波疊加現象（圖40-2）。


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