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九年级物理实验教案 托盘天平的构造和使用方法 托盘天平，硬币若干枚。 将天平放在水平桌面上，讲解它的构造。 将游码移至标尺左端零刻度处，调节横梁右端的平衡螺母，使指针对准刻度线的中央。 将几枚等面值的硬币放入左盘中后，在右盘中轻轻放入砝码，加减砝码并移动标尺上的游码，直至指针再次对准中央刻度线。 计算砝码盘中所加砝码的总质量，并加上游码所示的质量，就可得出所测几枚硬币的总质量。将此质量除以硬币枚数，便得到每枚硬币的质量。 相同体积不同物质的质量不等 托盘天平一架，相同形状、相同体积的铁块和铝块各1块，烧杯2只，量杯，酒精、水适量。 调节托盘天平，使天平平衡。 把形状、体积都相同的铁块和铝块分别放到天平的左、右两托盘中，观察天平是否仍然平衡，并判断二者质量大小关系。 从托盘中将铁块和铝块取出，观察天平是否仍然平衡。 把两只烧杯分别放在两个天平的托盘中，并将天平调节到平衡。 用量杯量取相等体积的水和酒精，分别倒入两烧杯中。 观察天平是否仍然平衡。如不平衡，试判断水和酒精哪个质量大些。 物质的密度 认识体积相同的不同物质的质量不等，体积相同的同种物质的质量相等，从而引入物质的密度的概念。 1 托盘天平，体积相同的铁块和铜块各一块、铝块两块，长方木块，量筒，200毫升烧怀两个，酒精，水足量。 1向学生展示各种待测物质；把托盘天平调节平衡备用。 2把体积相同的铝块和铁块分别放在天平左、右两盘上，天平失去平衡。这表明同体积的铝块和铁块质量不等。 3取下铁块，换以铝块，天平平衡。 4取下金属块，在天平左右盘上各放上一只烧杯。在盘中加适量砝码使天平平衡。用量筒量100毫升的水和100毫升酒精分别注入两烧杯中，观察天平失去平衡的情况。这表明同体积的水和酒精的质量不等。 总结实验结果，引入密度概念。 5在引入密度概念后，将同体积的铜块和铝块分别放在天平左右盘上，由学生根据天平失去平衡的情况回答：铜和铝的密度哪个大？ 6把烧杯放在天平左盘上，左右盘中加砝码使天平平衡。把长方木块的体积测出，然后把它放在天平右盘上。把与木块体积相同的水注入烧杯中。要学生根据天平失去平衡的情况回答水和木块谁的密度大？ 压力产生的效果跟压力的大小有关 了解压力对物体产生的效果跟压力的大小有关系，在实验的基础上引进压强的概念。 厚纸，铅笔，长方体木块，砝码，软泡沫塑料，压强小桌两只，透明水槽。 1左手握一张厚纸，右手握铅笔，让笔尖戳在纸上，逐渐增加压力，力足够大肘，纸张被戳破。 2将长方体木块放在软泡沫塑料上，逐渐在其上面加砝码，可以看到，随着压力增大，泡沫塑料形变加大。 3将压强小桌甲放在沙面上，桌腿朝下在桌面上放砝码，随砝码的增加，压力增大，桌腿下陷的深度增加。 2 液体的压强 认识液体内部的各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大，但在同一深度，液体向各个方向的压强都相等。 两端开口的玻璃圆筒，侧壁底部有出口的玻璃瓶，漏斗，橡皮塞，液体侧压强演示器，木块。 一、液体对容器底有压强 向一端扎有橡皮膜的玻璃圆筒内注水观察橡皮膜向下凸出，水灌得越深，膜凸得越厉害。实验表明液体对容器底部有压强，压强随液体深度的增加而增大。 二、液体对容器侧壁有压强 向图1301所示的玻璃瓶内慢慢灌水，观察橡皮膜向外凸出，水灌得越深，膜凸得越厉害。 按图1302所示装置演示。观察小孔越低，水喷得越急。 3 上述实验表明：液体对容器侧壁有压强，压强随深度的增加而增大。 连通器的原理 认识连通器里如果只有一种液体，在液体不流动的情况下，各容器中的液面总保持相平。 玻璃管两支，橡皮管，铁架台，连通器，着色水和清水。 用图1311所示的装置按下列次序进行演示： 4 1用夹子夹住橡皮管，向左管里灌满着色水，缓慢松开夹子，使两玻璃管底部连通，水由左管流向右管，最后两管中水面相平。 2左管不动，右管升高或降低，两管中的水面升高或降低，最后仍达到相平。 3右管倾斜，最后两管中的水面相平。 4用连通器演示。 通过上述分步实验、观察，反复得出“注入一种液体，静止时连通器中各液面总保持相平。 5 托里拆利实验 理解托里拆利实验的原理，了解实验的作法、操作过程和步骤。 托里拆利实验器，水银，1米以上的长玻璃管，烧杯，红色水。 1一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排除空气，用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端，把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，读出水银柱的竖直高度。 2逐渐倾斜玻璃管，管内水银柱的竖直高度不变。 3继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气。 6 4用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验，可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。 5将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭，往管中注满红色水，用手指堵住另一端，把玻璃管倒插在水中，松开手指。观察现象并提问学生：“如把顶端橡皮塞拔去，在外部大气压强作用下，水柱会不会从管顶喷出？”然后演示验证，从而消除一些片面认识，加深理解。 二力平衡的条件 认识二力平衡的条件。 带羊眼圈的小木块，测力计2支，刻度尺，粉笔，小车，线，定滑轮2个，等质量小盘2个，砝码若干。 7 一、不用滑轮的实验 1如图171所示，将预先做好的小木块平放在桌面上，用刻度尺和粉笔通过中间AB两个羊眼圈的中心画一条直线。然后沿小木块的四周用粉笔在桌面上画下木块的位置。 2将两支测力计分别挂在羊眼圈C、D中，同时向两边拉两个测力计，这时可发现无论两个测力计的示数是否相等，都无法保持木块完全不动。当两个测力计的示数不等时，木块除了产生转动外，还向用力大的一方运动。当两个测力计的示数相等时，木块只产生转动。在桌上用粉笔画下过O、D的两个力的方向，可发现它们方向相反，但不在同一直线上。由此可知：作用在一个物体上的两个力，虽然方向相反，但不在同一直线上时，无法保持平衡。 3将两支测力计分别挂在羊眼圈A、B中，向一边拉其中一个测力计，同时拉住另一个测力计，并且以比较慢的速度，向着前一个测力计拉动的方向移动。可以看到两个测力计的示数不相等； 木块运动的方向上的力大。在桌上用粉笔画下过A、B的两个力的方向，可知它们方向相反，大小不等，但在同一直线上。由此得出：作用在一个物体上的两个力，在同一直线上，方向相反，大小不等时，这两个力也不能平衡。 4仍如图171所示，同时向两边拉两个测力计，并注意保持木块在原位置，这时读出两个测力计的示数，发现它们完全相同。如此重复几次，可提出二力的平衡条件是：作用在一个物体上的两个力，如果在同一直线上，大小相等，方向相反，这两个力就平衡。 二、用滑轮时的实验 1在实验桌上用粉笔划一条直线，直线两端桌子边缘处安上两个定滑轮。将小车放在直线中段，用粉笔在桌面上画出小车的四边。然后将小车两端用线系好绕过定滑轮后下端各吊一个质量相等的小盘。往两个小盘里分别放上质量不相等的砝码，可看到小车向砝码较重的一方运动。 8 2往两个小盘里放上质量相等的砝码，可看到小车保持静止。这时小车受到的两个小盘及其所载砝码的重力相等。这样，又可以得出上述的二力平衡条件。 3将小车一端撤去挂线及重物，换成用手握持测力计，如图173所示。让小车保持静止，记下测力计示数。然后用测力计测出另一端小盘及挂线和砝码的总重，可看到两次读数相等，由此再一次证实了二力的平衡条件。 弹簧秤的使用方法 了解弹簧秤使用方法。 不同规格和形状的弹簧秤几支。 1使用弹簧秤测力前应先进行调零，使指针正对零刻度线，并注意弹簧秤的测量范围和最小刻度值。 2测力时注意使弹簧秤的轴线与被测力的作用线一致，指针不与秤的外壳摩擦。 3读数时，视线应正对刻度面。 9 用弹簧秤测力 了解弹簧秤刻度的原理，会用弹簧秤测力。 铁架台，下端有挂钩及带有指针的螺旋弹簧，钩码5个，木条，白纸条，刻度尺，弹簧秤，细线，待测物体，小桶，水。 观察你桌上的弹簧秤，它所用的单位是什么？测量范围多大？弹簧秤刻度的一大格、一小格各代表多少力？你的弹簧秤刻度是否均匀？ 弹簧秤为什么能测量力的大小？弹簧秤的刻度又为什么是均匀的呢？下面我们通过实验来进行研究： 把白纸条拉直，两端贴在木条上，把木条竖直固定在铁架台上，如图148所示。 把弹簧静止时指针所指的位置在白纸条上用横线记下来，然后把钩码轻轻地挂在弹簧挂钩上，依次挂1个、2个。 10 每挂一个钩码待弹簧静止后都在白纸条上划一横线记下弹簧指针所指的位置，如图148所示。取下全部钩码，观察指针是否回到第一条横线的位置。 取下木条连同纸条，在最上方的第一条横线旁写上“0”。并把每次悬挂的砝码受的重力写在纸条上对应的横线旁。用刻度尺依次量出各条横线到“0”线的距离，并将数据填入下表： 钩码对弹簧的拉力 弹簧的伸长 分析表中数据，可得：弹簧的伸长与钩码对弹簧的拉力的关系是_。 把木条仍夹回铁架台的原位置，我们就可以用此弹簧来测力和称物重了： 用手指拉弹簧的挂钩，使弹簧伸长，指针指到1牛顿位置处，感受1牛顿力的大小。 把小桶挂在弹簧下的挂钩上，在桶内加水，使弹簧的指针指到1牛顿位置处，取下小桶，用手掂一下手受到1牛顿力的感觉。 分别把待测物体，挂在弹簧挂钩上，从指针所指的位置读出各物重。用标准弹簧秤称出各物重，并与前面测得的结果比较，看是否相符合。 研究杠杆的平衡条件 研究杠杆的平衡条件。 杠杆及支架，钩码56个，弹簧秤，刻度尺，细线。 11 把杠杆支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。 如图1410所示，把三个钩码挂在杠杆两侧，移动钩码的位置，使杠杆仍在水平位置平衡。把支点左方的钩码对杠杆的作用力当作阻力，把支点右方的钩码对杠杆的作用力当作动力，将动力F1，动力臂L1，阻力F2，阻力臂L2的数值填入下表。 在左方钩码下再增加2个钩码，位置不变，移动右方钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，将实验数据也填入下表。 在杠杆两侧挂上个数相同的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，将测得的力和力臂记在表中。 如图1411所示，把钩码挂在杠杆一侧，用弹簧秤在同侧竖直向上拉住杠杆，使杠杆在水平位置平衡，把钩码拉杠杆的力当作阻力，把弹簧秤拉力当作动力，将力和力臂的数据填入表中。 12 动力臂阻力×阻力实验动力动力×动力臂阻力阻力臂米） 米） 1 2 3 4 算出四次实验中动力×动力臂及阻力×阻力臂的数值，比较计算结果，归纳可得：杠杆的平衡条件是：_。 如图1410所示，杠杆平衡后： 如果在两侧的钩码不同时增挂相同数的钩码，杠杆还能保持平衡吗？ 如果同时把两侧钩码向外侧移过相同的距离，杠杆还能保持平衡吗？ 用实验验证你的答案。 测滑轮组的机械效率 测滑轮组的机械效率 1个定滑轮和1个动滑轮组成的滑轮组，2个定滑轮和2个动滑轮组成的滑轮组，刻度尺，钩码，弹簧秤，铁架台，细绳。 13 取单滑轮组按图1414所示，将细绳的一端系在动滑轮上，然后依次穿过定滑轮、动滑轮，把绳端系在弹簧秤上，在动滑轮下悬挂钩码或重物记下钩码底面和弹簧秤挂钩的位置。 匀速向上移动弹簧秤，使钩码缓缓上升，从弹簧秤上读出并记下拉力的大小，用刻度尺测出钩码上升的距离和弹簧秤移动的距离。把测得的数据填在自己设计的表中。 改变钩码个数，重复上述实验并记录数据。 14 取双滑轮组按图1415所示安装好滑轮组，并在动滑轮组下悬挂与步骤中同样重的钩码。按步骤的方法进行实验，并将各项数据记录在表中。再将钩码数改为与步骤中的相同，重复实验并记录数据。 实验钩码重钩码上有用功拉力次数 升高度 弹簧秤总功机械拉过距 效率 离 单滑1 轮组 2 双滑1 轮组 2 根据实验记录数据，计算有用功、总功和机械效率。 斜面的机械效率 斜面，铁架台，小车，弹簧秤，米尺。 15 照图137那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面，记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率1GhFL。 把小车翻过来放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率2。 增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率3。 比较1、2、3的大小，可知12，23。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比时高。 比较操作、中的F及的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。 研究滑动摩擦 通过实验得到结论：压力不变时，接触面越粗糙，摩擦力越大；接触面相同时，压力越大，摩擦力越大。 摩擦计，测力计，钩码，玻璃板，毛巾。 先校准测力计：检查测力计的指针是否在零刻度上，如果不准，应上下移动指针指到零刻度上。 一、改变压力测摩擦力 1将摩擦板放在水平桌面上，在摩擦块的钩码孔中加钩码，使摩擦块总质量为200克左右。 2将测力计面板朝上，水平地钩住摩擦块，缓慢地拉动测力计，使摩擦块做匀速直线运动，读出测力计的示数，这个示数即为滑动摩擦力。 16 3分别将摩擦块和所加钩码的总质量增至400克、600克进行实验，把3次读数记入表1111中。 二、改变接触面测摩擦力 保持摩擦块与所加钩码总质量在600克左右不变，分别将摩擦块放在玻璃板上、毛巾上进行实验，把测得数据记入表1111中： 实验组数 压力 顿） 材料 第1次 1 2 3 4 5 木/木 木/木 木/木 木/玻璃 木/毛巾 第2次 第3次 平均 三、分析数据并思考 比较1、2、3组数据，看在接触面一定时，摩擦力与压力有什么关系？ 比较3、4、5组数据，看压力一定时，摩擦力与接触面有什么关系？ 17