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实验三十一 单摆周期的测量
实验目的
测量单摆的周期，验证单摆振动的等时性。
实验原理
单摆的振动周期不随幅度改变而改变，即具有等时性。
实验器材
朗威DISLab、计算机、单摆等。
实验装置图
见图31-1。

实验过程与数据分析
将光电门传感器接入数据采集器第一通道，确保传感器定位在单摆的平衡位置；
点击“光电门设置”，将挡光片类型设置为“单摆”；
调整摆长和光电门传感器的位置，使摆球可通过光电门传感器并顺利挡光；
打开“计算表格”，让摆球摆动，点击自动记录中的“开始”，表格将实时记录下单摆的周期，记录20个周期左右后，点击“结束”，停止记录数据（图31-2）；

点击“保存”，保存实验数据；
观察实验结果，总结单摆振动周期的等时性规律。
建议
更换不同长度的摆线、不同质量的摆球，研究单摆周期与上述两者的关系。
实验三十五 研究定滑轮与动滑轮
实验目的
比较研究定滑轮与动滑轮的特点。
实验器材
朗威DISLab、计算机、滑轮、细线、10N左右的物块等。
实验原理
定滑轮不省力，但可以改变力的方向；动滑轮省力，但增加距离。
实验过程与数据分析
将两只力传感器接入数据采集器；
将一只力传感器的测钩向下，传感器调零，测钩上挂上物块，称出物块的重量；
在动滑轮上挂上物块，拉动力传感器通过细线和滑轮将物块提起，观察实验数据，与物块的重量作比较，总结出动滑轮力的特点；
在细线一端挂上物块，另一端通过定滑轮和力传感器的测钩连接，拉动力传感器将物块提起（注意实验前传感器调零），观察实验数据，与物块的重量作比较，总结出定滑轮构造中用力的特点；
同时使用两只力传感器拉动定滑轮和动滑轮，根据拉动细线的长度和物块的运动距离，对动滑轮与定滑轮的特点进行比较。
实验三十四 胡克定律
实验目的
探究弹簧的伸长长度与弹力的关系。
实验原理
由胡克定律，得弹簧的伸长长度s、弹力F之间有以下关系：F＝ks（k为弹性系数）。
实验器材
朗威DISLab、计算机、螺旋弹簧组、透明塑料尺、彩色圆片等。
实验装置图
见图34-1。

实验过程与数据分析
把弹簧固定在铁架台上，弹簧可上下自由拉伸，将彩色圆片穿入弹簧，定位在其下端并保持水平，用作显示弹簧伸长幅度的游标；
将透明塑料尺固定在铁架台上；
将力传感器接入数据采集器，传感器的测钩向上连接弹簧；
手持力传感器，对传感器进行软件调零，打开“计算表格”；
向下拉力传感器，透过塑料尺观察彩色圆片的位置，每拉动0.01m，手动记录一次数据；
在计算表格中，增加变量“s”代表弹簧伸长长度，输入对应的值，设置自由表达式“k＝F1/s”，得到一组实验数据，点击“求平均”得出各列的平均值（图34-2）；

点击“绘图”，选择X轴为“s”Y轴为“F1”，得到一组数据点（图34-3）；

观察可见数据点排列具有明显的线性特征，点击“拟合”，选取“线性拟合”，发现拟合线与数据点基本重合（图34-4）且通过原点，可以推断弹力的大小与弹簧伸长的距离成正比关系；

将位移传感器接入数据采集器的第一通道，力传感器接入第二通道，将位移接收器固定在弹簧的上方，发射器与力传感器固定在一起；
利用位移传感器测距替代人工读数，在“组合图线”窗口中选取X为“位移”、Y轴为“力”，得到一条“F - s”图线（图34-5下方图线）；

“锁定”该图线，更换不同的弹簧，可得到另一条“F - s”图线（图34-5上方图线）；
比较两条“F - s”图线的差异并分析其原因。
建议
换用橡皮筋等其他弹性材料，重复实验，观察实验结果的区别，讨论其成因。
实验五 研究匀速直线运动
实验目的
研究匀速直线运动的规律。
实验原理
物体作直线运动时，单位时间内物体的位移相等，即为匀速直线运动。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及配套小车等附件（图5-1）。

实验装置图
见图5-2。

实验过程与数据分析
将位移传感器接收器接入数据采集器，并固定在力学轨道的高端；
将位移传感器发射器与轨道小车固定在一起，调节轨道一端的高度，使小车在轨道上的运动接近匀速。调整位移接收、发射器的位置，使其基本正对；
打开“组合图线”，点击“添加”，选择X轴为“时间”，Y轴为“位移”；
打开位移传感器发射器的电源开关，让小车自轨道的高端下滑，得出“s-t”（位移与时间）图线（图5-3）；

如果s-t图线呈曲线，表明小车未做匀速直线运动，此时需调节轨道的角度；
选择有效区段（图5-4），点击“线性拟合”，可见所选区域s-t图线与拟合图线完全重合（图5-5），表明在匀速直线运动时位移与时间为线性关系，拟合直线的斜率即为运动物体的速度。

实验五十 水的冷却规律
实验目的
研究热水冷却时的温度变化规律。
实验原理
一个热的物体的冷却速度与该物体和周围环境的温度差成正比（牛顿冷却定律）。
＝k（T－c）；
T为物体温度，c为环境温度，k为常数。
T＝（T0－c）e－kt；
T0为t＝0时物体的温度。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、铝管、大水槽、带孔橡皮塞。
实验装置图
见图50-1。

一般的实验方法是让热水在自然状态下冷却。为了加快实验速度，本实验中将温度传感器探针和和盛有热水的铝管浸入大水槽，并以水温作为环境温度。
实验过程与数据分析
将两只温度传感器接入数据采集器；
将温度传感器固定在铁架台上，探针朝下，将水注入槽内；
打开“计算表格”窗口，设定“自动”记录，设定间隔为“20s”；
设置变量“T1”、“T2”，分别对应两只温度传感器；
在铝管中注入适量热水，塞上橡皮塞，将其中一只温度传感器（T2）的探针通过橡皮塞插入铝管中（图50-1），将铝管和另一只温度传感器（T1）同时浸入大水槽；
点击“开始”记录数据，待两只传感器的示数相近时，点击“结束”，得到一组实验数据（图50-2）；

点击“绘图”，得到两条温度图线（图50-3）。其中，“T1 - t”图线（图50-3下方）为环境温度图线，“T2- t”图线（图50-3上方）为水冷却图线；

比较两条图线的差异。
思考
怎样根据实验数据验证牛顿冷却定律？
实验五十一 热胀冷缩
实验目的
观察铜丝热胀冷缩的现象。
实验原理
多数物体受热都会发生膨胀现象，只是不同的物体伸缩系数有所差别。
实验仪器和用品
朗威?DISLab、计算机、组合支架、铜丝、打火机（火柴）。
实验装置图
如图51-1所示，将铜丝的一端与力传感器的测钩相连，用另一端的螺栓将铜丝涨紧。由力传感器测量铜丝受热和冷却时因热胀冷缩引发的张力变化。

实验过程与数据分析
将力传感器接入数据采集器；
按装置图安装好实验装置，调节螺栓使铜丝张紧（不要超过传感器的量程）；
打开“组合图线”，点击“添加”图线，设定X轴为“时间”，Y轴为“力”。；
用打火机给铜丝加热，约5秒钟后停止加热，待铜丝冷却到室温后停止记录，得到“F-t”图线（图51-2）。

思考
为什么会发生热胀冷缩现象？尝试用分子运动论解释热胀冷缩的奥秘。是否所有物体都遵守热胀冷缩规律？
举例说明热胀冷缩与人类生活的关系。
实验五十七 查理定律
实验目的
验证查理定律。
实验原理
由查理定律，对一定质量气体，当体积不变时，压强与热力学温度成正比：P∝T或＝常量。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、锥形瓶（100ml）、橡皮塞、塑料管、盛水容器等。
实验装置图
见图57-1。

实验过程与数据分析
取出压强和温度传感器，分别接入数据采集器的第一、二路通道；
橡皮塞打孔后将塑料管插入其中，并保证密封；
将塑料管用导管与压强传感器的测口相连，橡皮塞盖紧锥形瓶；
将温度传感器的探针和锥形瓶放入盛满温水的容器中；
打开“计算表格”，待压强与温度的读数稳定后，手动记录数据；
在容器中加入热水，使水温发生变化，观察读数稳定后，手动记录数据；
重复步骤6，记录几组数据；
输入自由表达式“T＝T2＋273.15”（代表热力学温度）；再调用热学公式库中的“查理定律”公式，得出一组实验数据（图57-2）；

打开“组合图线”界面，得出一组“热力学温度-绝对压强”（T-P1）数据点。观察上述数据点，可见其排列具有线性特征。点击“线性拟合”，得到的拟合图线非常接近原点（图57-3）；

重新设置X轴为“P1”、Y轴为“T2”，基于所获得的“P-T”数据点，可得到另一条拟合图线（图57-4）；

由该拟合图线的方程y＝3.0476x＋（－281.3514），得出直线在Y轴上的截距为－281.4℃。该数值的物理意义即为热力学温标零度，与实际值（－273℃）之间的误差很小，说明实验达到了较高的精度；
另外，也可以尝试使用朗威?DISLab远红外加热器作为热源来替换传统实验中的水浴。此时，需要使用快速反应温度传感器，将其密封在体积较小的容器（如试管内），以便将其置于远红外加热器的炉芯内。

实验五十三 沸点与压强的关系
实验目的
研究液体的沸点与压强的关系。
实验原理
液体的沸点与外界的压强有关。压强越大，沸点越高；压强越小，沸点越低。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、烧瓶、三通接头、胶管、铁架台、酒精灯、石棉网、玻璃管、橡皮塞、真空计等。
实验装置图
见图53-1。

实验过程与数据分析
将压强传感器和温度传感器接入数据采集器并固定在铁架台上；
将铁圈固定在铁架台上，石棉网置于铁圈上；
将盛水烧瓶放在石棉网上，并用铁夹固定；
将玻璃管和温度传感器探针透过橡皮塞插入烧瓶，塞紧并确保密封，玻璃管需远离水面；
用三通和胶管连接玻璃管、压强传感器与真空计；
点燃酒精灯对烧瓶加热，当水沸腾时停止加热，记下此时的压强值和温度值；
随着水温下降，水不再沸腾。此时使用真空计抽气，对烧瓶内减压直到水再次沸腾，记录此时的压强值和温度值；
通过实验得出结论：水的沸点与环境压强有关，环境压强降低，沸点随之降低；
也可以尝试通过加压使沸点升高。但务必注意安全，实验中压强不要超过120kPa。
建议
结合分子运动论的知识，引导学生讨论为什么压强的变化导致了沸点的变化。
实验五十九 并联电路中电流的规律
实验目的
探究并联电路中各支路电流与干路电流的关系。
实验原理
实验电原理见图59-1。

图中电流1为干电路中的总电流，电流2与电流3为两个支路电流，两个支路电流之和等于干路电流。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、单刀开关、导线若干。
实验过程与数据分析
将三只电流传感器分别接入数据采集器；
按照实验原理图连接好实验装置，电路闭合；
打开“计算表格”，点击记录此时每个电流传感器的测量值。每调节滑动变阻器触点，就记录一次数据，得到一组实验数据（图59-2）；

由实验结果得出结论：并联电路中各支路的电流之和等于干路电流。
实验五十二 固体熔化时的温度变化规律
实验目的
了解晶体与非晶体在熔化过程中温度的变化规律。
实验原理
熔化是物质从固态变为液态的过程。晶体在熔化时温度不变，该温度即为晶体的熔点。非晶体没有固定的熔点。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、试管、酒精灯、铁架台、石棉网、烧杯、海波（硫代硫酸钠）、石蜡等。
实验装置图
见图52-1。

实验过程与数据分析
将温度传感器，接入数据采集器；
调整传感器窗口为“示波”显示方式；
将温度传感器放置在盛有海波的试管里（探针顶端需没入海波），将试管置于烧杯内并加以固定（试管不能接触烧杯壁）；
在烧杯内注入清水，点燃酒精灯加热，观察试管内海波的物态变化及传感器测量的温度变化；
待水沸腾时，点击“停止”，回放所测到的温度图线（图52-2）；
由温度图线可以看出海波在熔化时温度稳定在48℃~50℃之间，此温度值就是海波的熔点；
将海波换成石蜡，重复上述实验，得到石蜡熔化的温度图线（图52-3）；

比较海波与石蜡的温度图线有何不同。
实验五十五 阿基米德定律
实验目的
验证阿基米德定律
实验原理
物体浸入液体中，所受到的浮力等于物体排开液体的重量。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、铁架台、烧杯、铁块。
实验装置图
见图55-1。

实验过程与数据分析
将力传感器固定在铁架台上并接入数据采集器；
在烧杯中加入适量的水，记下此时水的体积；
打开“计算表格”，设置变量“F1”代表力传感器示数；“v”代表物体浸入液体后排开液体的体积；
对力传感器调零，挂上重物，记录此时的数据（实验中为9.83N）；
点击“公式”，设定自定义公式为“Fs=9.8*V”表示物体排开液体的重量；设定自定义公式“Ff=9.83-F1” 表示物块所受的浮力；
将重物逐步浸入烧杯内的水中。待读数稳定后，手动记录数据，并输入v值，计算得到一组实验数据（图55-2）；

根据实验结果，总结物体所受浮力与所排开液体重量的关系。
注意
可调节物块每次入水的深度，使水面刚好均处于烧杯的某一刻度上，便于读数。
实验五十八 串联电路中电流的规律
实验目的
探究串联电路中电流的规律。
实验原理
在串联电路中各点的电流相等。
实验电原理见图58-1。

实验器材
朗威?DISLab、计算机、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、单刀开关、导线若干。
实验过程与数据分析
将三只电流传感器分别接入数据采集器；
按照实验原理图连接好实验装置图，电路闭合；
打开“计算表格”，点击记录此时每个电流传感器的测量值；
调节滑动变阻器触点（改变电路中的电流），同时记录数据，得到如图58-2所示的实验数据；

由实验结果得出结论：串联电路中各点的电流相等。
实验五十六 玻意耳定律
实验目的
验证玻意耳定律。
实验原理
由玻意耳定律：当温度不变时，一定质量的理想气体，其压强与体积的乘积（PV）为常量，即体积与压强成反比。
实验器材
朗威?DISLab、计算机等。
实验装置图
见图56-1。

实验过程与数据分析
将压强传感器接入数据采集器；
取出注射器，将注射器的活塞置于15ml处（初始值可任意选值），并通过软管与压强传感器的测口紧密连接；
打开“计算表格”，增加变量“V”表示注射器的体积，拉动注射器的活塞至20ml处，手动输入V值；
点击记录压强值；
改变并输入V的值，记录不同的V值对应的压强数据；
点击“公式”，选取热学公式库中的“玻意耳定律”公式，再输入“自由表达式”k＝1/V代表体积的倒数，计算得出一组实验数据（图56-2）；

观察实验结果，发现压强与体积的乘积基本为一常数；
启动“绘图”功能，设定X轴、Y轴分别为“V”与“P1”，得出一组“P-V”数据点（图56-3）；

观察可见，数据点的排列具有明显的双曲线特征。点击“拟合”，选取“反比拟合”，得到一条拟合图线（图56-4），该图线与数据点完全重合，证明了事先关于压强与体积成反比的猜测；

设定X轴、Y轴分别为“k”与“P1”，得出一组“P-k”数据点。观察可见，数据点的排列具有明显的线性特征。点击“拟合”，选取“线性拟合”，一条非常接近原点的拟合图线（图56-5），该图线贯穿了所有数据点，证明了事先的猜测：压强与体积的倒数成正比（线性关系）；
观察分析上述图线，总结压强与体积的关系。
注意
传感器接出的软管内部容积大约有1ml，输入计算机的气体体积数据应为“注射器读数＋1（ml）”！
本实验宜通过同学之间的配合完成。一个操作注射器，一个操作计算机读记数据，做完一次以后两人轮换。
实验五十四 液体内部压强
实验目的
探究液体内部压强与深度的关系。
实验原理
液体内部，在各个方向上都有压强，液体的压强随着深度的增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、液体内部压强实验器、铁架台、直尺、盛水圆筒、胶管等。
实验装置图
见图54-1。

实验过程与数据分析
将压强传感器接入数据采集器，用胶管连接液体内部压强实验器与传感器；
把实验器放在盛水的圆筒中，观察压强读数的变化；
保持实验器入水深度不变，改变其方向，观察压强读数是否变化；
打开“计算表格”，把实验器拿出水面，记录此时的压强值（大气压强）；
按照0.050、0.100、0.150、0.200和0.250（米）的规律改变实验器的深度并记录对应的压强值（图54-2）；

点击“变量”，输入变量“h”表示入水深度，输入“自定义公式”P5=P1-101.1表示进入水中压强的增加量，得到一组数据；
点击“绘图”，选取X轴为“h”，Y轴为“P5”，得到一组数据点；
观察可见数据点的排列具有明显的线性特征，点击“线性拟合”，得到一条过原点的拟合线，验证了事先的猜想，并说明液体内部压强与液体的深度成正比（图54-3）；

保持实验器入水深度不变，在水中加入食盐并搅拌，以改变液体的密度，观察压强读数的变化；
总结液体内部压强与液体深度、液体密度的关系。
建议
在测量液体内部压强之前，对传感器调零，可直接测量压强的增加量（相对测量）。
实验十 加速度与拉力的关系
实验目的
验证加速度与拉力的正比关系，加深对牛顿第二运动定律的理解。
实验原理
由牛顿第二运动定律：F=Ma，当M不变时，F∝a。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平、小沙桶等。
实验装置图
见图10-1、10-2。

实验过程与数据分析
使用DISLab力学轨道附件中的“Ⅰ”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道；
在小车上安装宽度为0.020m的挡光片，将小车放在轨道的一端，轻推小车使其自由下滑，调整轨道的倾斜角，观察小车通过两光电门时的挡光时间，直至两时间非常相近为止；
用天平称出小沙桶的质量（kg），轨道的另一端安装力学轨道附件中的滑轮系统，将沙桶悬挂在滑轮下方（图10-2），并通过牵引绳与小车连接，对小车施加拉力（图10-1）；
逐次增加小沙桶的质量并记录数值，使其对小车施加的拉力逐次增大，采用实验九的方法，测出不同拉力下加速度的值；
在计算表格中，增加变量“m1”，代表小沙桶的质量，并输入相应数值；
输入计算“拉力”的自由表达式“f = m1*9.8”（N），得出实验结果（图10-3）；

点击“绘图”，选择X轴为“f”，Y轴为“a”，可见所获得的数据点呈线性分布特征。点击“线性拟合”，得一条非常接近原点的直线（图10-4），从而可以验证：在质量不变的情况下，拉力与加速度成正比。

注意：
需注意调节滑轮的高度，使牵引绳平行于轨道。
建议：
称出小车的质量，利用本次实验结果，计算Ma的值，比较与拉力的大小，分析产生误差原因。
本实验亦可采用气垫导轨
实验装置
采用气垫导轨配套的“U”型挡光片。
实验过程与数据分析
与上文基本相同。
实验十一 加速度与质量的关系
实验目的
验证加速度与质量的反比关系，加深对牛顿第二运动定律的理解。
实验原理
由牛顿第二运动定律：F=Ma，在F不变的情况下，a与M成反比关系。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平、小沙桶等。
实验装置图
见实验十。
实验过程与数据分析
用天平称量出小车的净质量（本次实验为0.2200kg）；
调整轨道水平；
将小钩码通过牵引绳与小车连接，使之滑动；
在小车上放置不同数量的配重片（每片质量为50.5g），保证其它条件不变，利用实验十的方法测出小车加配重片后质量发生变化时对应的不同加速度。
在“计算表格”中，定义变量“m”表示小车与配重片的总质量，并输入其值。输入自由表达式“Fx=1/m”计算出质量的倒数。输入求加速度的公式得出计算结果（图11-1）；

点击“绘图”，选择X轴为“m”，Y轴为“a”，得到a- m图线（图11-2）；

如图11-2中小图所示，测量获得的数据点在坐标系中的排列呈现出明显的双曲线特征，选择“反比拟合”，得到的拟合图线（大图）验证了对数据点排列规律的猜测；
重新选择X轴为“1/m”，发现得到的实验数据点的排列呈线性分布特征，点击“线性拟合”，得到一条非常接近原点的直线（图11-3）；

分析上述结果，说明加速度a与小车的总质量m的倒数成正比，即加速度a则与小车质量m成反比。
实验十七 动量定理（恒力）
实验目的
探究物体在恒力的作用下，物体所受合力的冲量与物体动量变化的关系。
实验原理
由动量定理：物体所受合力的冲量等于物体动量变化，即Ft=mv’-mv。
用小沙桶拉动小车在轨道上滑动，如果小沙桶的质量远小于小车的质量，可认为小车是在恒力的作用下运行。测出小车通过两光电门的时间和在两光电门之间的运行时间，通过计算得出冲量和动量变化。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道和附件、天平、小沙桶、配重片（沙子）等。
实验装置图
见图17-1。

实验过程与数据分析
小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光片，用天平称出小车的总质量m（kg）及小沙桶和沙子的总质量m1（kg）；
将两只光电门传感器分别接入数据采集器的第一、二通道，将传感器固定在轨道上；
调整轨道水平，将小沙桶悬挂在导轨末端下方，并通过牵引绳与小车连接，对小车施加拉力；
打开“计算表格”，点击“变量”，启动“挡光片经过两个光电门的时间”功能；
点击“开始”，令小车从轨道的一端滑动，使挡光片依次通过两光电门传感器，则挡光片通过两只光电门传感器的挡光时间t1、t2和从光电门1到光电门2的运行时间t12会记录在表格中；
逐渐增加沙子的质量并手动记录之，使其对小车施加的拉力逐次增大，采用上述实验的步骤，测出不同拉力下的数据；
在计算表格中，增加变量“m”和“m1”，并输入相应数值；
分别输入计算“拉力”、“动量变化”、“冲量”的自由表达式“F=m1*9.8”、p=m*(0.020/t2-0.020/t1)、I=F*t12得出计算结果（图17-2）；

输入计算“动量变化”和“冲量”二者的相对误差公式：n=(I-p)/((I+p)/2)，结果在1.33%~4.41%之间，说明在误差允许的范围内二者相等。
本实验亦可采用气垫导轨。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、气垫导轨、天平、小钩码、配重片等。
实验装置图
见图17-3。

实验过程与数据分析
在气轨配套的滑块上安装“U”型挡光片（本次实验所用挡光片的两前沿距离为0.030m），用天平称出滑块的总质量m（kg）及小钩码与配重片的总质量m1（kg）；
将两只光电门传感器分别接入数据采集器的第一、二通道，将传感器用转接器固定在铁架台上或气垫导轨上；
调整气垫导轨水平，将小钩码与配重片悬挂在导轨末端下方，并通过牵引绳与滑块连接，对滑块施加拉力；
启动气垫导轨的气源，检测并调整光电门的高度，使挡光片顺利挡光；
点击“光电门设置”，选择“U型”挡光；
打开“计算表格”窗口，点击“变量”，启动“挡光片经过两个光电门的时间”功能；
点击“开始”，令滑块从气轨的一端滑动，使挡光片依次通过两光电门传感器，则挡光片通过两只光电门传感器的挡光时间t1、t2和从光电门1到光电门2的运行时间t12会记录在表格中；
逐次增加配重片的质量并手动记录之，使其对滑块施加的拉力逐次增大，采用上述实验的步骤，测出不同拉力下的数据；
在计算表格中，增加变量“m”和“m1”，并输入相应数值；
分别输入计算“拉力”、“动量变化”、“冲量”的自由表达式“F=9.8*m1”、p=m*(0.03/t2-0.03/t1)、I=F*t12得出计算结果（图17-4）；

输入计算“动量变化”和“冲量”二者的相对误差公式：n=(I-p)/((I+p)/2)，结果在2.36%~7.83%之间，说明在误差允许的范围内二者相等。
实验十三 浮力的相互作用
实验目的
研究牛顿第三定律在浮力中的体现。
实验原理
物体浸入液体时，将受到液体向上的浮力，同样物体对液体也有向下的压力。液体对物体的浮力和物体对液体的压力是一对作用力和反作用力，二者大小相等方向相反，符合牛顿第三定律。
实验器材
朗威DISLab、计算机、铁架台、转接器、标有刻度的钩码、细绳、水、烧杯、托盘。
实验装置图
见图13-1。

实验过程与数据分析
将两只力传感器接入数据采集器；
将力传感器1固定在支架上，其测钩更换为带有螺钉的托盘（与朗威DISLab电子天平类似）并竖直向上，用转接器将力传感器2固定在铁架台上，使其测钩竖直向下；
在烧杯内加入适量的水，置于托盘之上，将钩码悬挂在力传感器2的测钩上，钩码距水面1cm；
打开“计算表格”，“点击记录”两个力传感器的测量数据；
依次将砝码浸入水中1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm，并手动点击记录当时的实验数据；
在表格中增加变量“h”表示钩码浸入水中的深度，并输入相应的数值，输入自定义公式Fh=F1+F2，得到计算结果（图13-2）；

点击“绘图”，设定并绘出基于实验数据的三条图线“F1-h”、“F2-h”、“Fh-h”（图13-3）；
图13-3下方的图线“F2-h”对应力传感器2所受拉力随h的变化；中间图线“F1-h”对应力传感器1所受压力随h的变化；上方图线“（F1+F2）-h”对应两力之和随h的变化。可见随着钩码入水深度的增加，钩码所受浮力越来越大（F2减小），钩码对水的压力也越来越大（F1增大）。二者增减幅度相等，故F1与F2之和保持不变。

实验十九 动量守恒定律
实验目的
验证动量守恒定律。
实验原理
根据动量守恒定律，位于轨道上的两小车碰撞前后，合外力为零，故总动量守恒（注意动量的方向性）。
碰撞中两小车接触，有完全弹性碰撞（小车前安装弹簧圈或强力同性磁铁）、完全非弹性碰撞（小车触点处放橡皮泥或尼龙粘扣，小车相碰后粘在一起）和非完全弹性碰撞（小车直接相碰）三种类型。
本实验只介绍接触碰撞中的前两种形式。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平等。
实验装置
见图19-1。

实验过程与数据分析
在两小车前安装同性磁铁片，用天平称出两小车质量分别为208.2g、208.5g；
取两只光电门传感器，分别接入数据采集器的第一、二通道，将传感器用支架固定在轨道上；
将轨道调整水平，两小车上安装宽度0.020m的“I”型挡光片；
检测并调整光电门的高度，保证挡光片可顺利通过光电门的间隙；
打开“计算表格”，点击“开始”，轻推两小车使之做相向运动，分别通过两光电门后发生碰撞，碰后两小车均被弹回，反向通过光电门；
重复上述步骤，实验多次；
输入计算碰前与碰后的总动量的公式：P=0.2082*0.020/t1-0.2085*0.020/t2，得出实验结果（图19-2）；

表格中第1、3、5、7行的计算结果为三次实验碰前总动量，第2、4、6、8行为三次实验碰后总动量的相反值，单位：（kg*m/s）；
由实验结果可计算出四次实验碰前与碰后的动量损失分别为2.17%、3.6%、1.9%、2.9%；
将两小车的弹簧圈改为尼龙粘扣，把小车1放在两光电门传感器之间，推动小车2通过一个光电门传感器后与小车1相碰，碰撞后的两小车粘合在一起通过第二个光电门传感器；
输入碰前和碰后总动量计算公式P1=0.2085*0.02/t1、P2=0.4167*0.02/t2，输入计算二者相对误差计算公式n=(P1-P2)/p1，计算得出实验结果（图19-3）；

根据实验结果得出八次实验碰撞碰前与碰后的动量损失分别小于2.53%；
注意：
推动小车时，应尽量远离光电门，避免小车通过光电门时形成加速运动。
本实验亦可采用气垫导轨。
实验器材
朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平等。
实验装置
见图19-4。

实验过程与数据分析
在滑块前端安装弹簧圈，用天平称出两滑块质量分别为229.5g、222g；
取两只光电门传感器，分别接入数据采集器的第一、二通道，将传感器固定在气垫导轨或铁架台上；
将气垫导轨调整水平，滑块上安装“U”型挡光片(两前沿的宽度0.03ｍ)；
启动气垫导轨的气源，检测并调整光电门的高度，保证挡光片可顺利通过光电门的间隙；
打开“计算表格”，点击“自动记录”，轻推两滑块使之做相向运动，分别通过两光电门后发生碰撞，碰后两滑块均被弹回，反向通过光电门；
重复上述步骤，实验多次，关闭气源；
输入计算碰前与碰后的总动量的公式：P=0.222*0.03/t1-0.2295*0.03/t2（kg*ｍ/s），得出实验结果（图19-5）；

表格中第1、3、5行的计算结果为三次实验碰前总动量，第2、4、6行为三次实验碰后总动量的相反值；
由实验结果可计算出三次实验碰前与碰后的动量损失分别为3.17%、2.6%、1.00%；
将两滑块的弹簧圈改为尼龙粘扣，只在滑块1（质量为230g）上安装U型挡光片，把滑块2（质量为216g）放在两光电门传感器之间，推动滑块1通过一个光电门传感器后与滑块2相碰，碰撞后的两滑块粘合在一起通过第二个光电门传感器；
输入碰前和碰后总动量计算公式P1=0.230*0.03/t1、P2=0.446*0.03/t2，计算得出实验结果（图19-6）；

根据实验结果得出三次实验碰撞碰前与碰后的动量损失分别为1.40%、3.21%、3.65%；
实验十二 牛顿第三定律
实验目的
验证牛顿第三定律。
实验原理
对于每一个作用力，必然有一个反作用力。作用力与反作用力总是成对出现的，它们同时存在，同时消失，分别作用在两个相互作用的物体上。
实验器材
朗威DISLab、计算机等。
实验装置图
见图12-1。

实验过程与数据分析
将两只力传感器接入数据采集器；
启动“组合图线”功能，点击“增加”，增加图线“时间-力1”与“时间-力2”；
两手各持一只力传感器，让两传感器的测钩互相钩住，两手用力拉或压，得两条“力-时间”组合显示图线（图12-2）。观察发现两条图线基本重合，表示两力大小相等；

选中其中一条图线，点击“设置”，设为“镜像显示”，对两个力的方向加以区别；
返回实验界面，继续实验，可见两条图线以X轴对称（图12-3），说明两力方向相反；
点击“停止”，将“采样频率”设置为“500”。让两只力传感器的测钩正对，相互敲击，获得另外两条以X轴呈上下对称的图线（图12-4）；

结合实验结果，总结牛顿第三定律在实验中的体现。
建议：
实验中应保持两传感器的手柄平行，注意测钩的角度，以免产生扭力；
取下测钩，设法在锁紧螺栓上固定上强力磁铁，重复实验，观察磁力是否符合牛顿第三定律；
改变实验次序，尝试另外一种教学思路：先观察镜像图像，得出两力方向相反；再取消镜像模式，借助两图线的重合现象，验证两力大小相同；
尝试引导学生画出上下不对称的图线，对应此时的操作手法分析图线不对称的原因，加深对正确操作方法的理解和认识。
实验十五 用光电门传感器测自由落体的加速度
实验目的
测量自由落体的加速度。
实验原理
由vt2－v02＝2as，得加速度a＝；
把铁皮加工成如图15-1所示的挡光片，作为自由落体。设挡光片的两前沿距离为s，挡光片上下两叉的宽度都为L0（用卡尺精确测量），两叉挡光时间分别为t1、t5。由于L0足够小，故认为两叉通过光电门的瞬时速度分别是v0＝、vt＝，本次实验L0＝0.01m，s＝0.1m。亦可将透明有机玻璃片按固定间隔涂黑制成图15-2所示的挡光片。

实验器材
朗威DISLab、计算机、铁架台、挡光片。
实验装置图
见图15-3。

实验过程与数据分析
将光电门传感器用转接器固定在铁架台，保持其水平并接入数据采集器第一通道；
打开“计算表格”，选择“自动记录”，点击“开始”；
自光电门传感器上方释放挡光片，使其垂直下落，并确保挡光片上下两叉顺利通过光电门并挡光；
点击“结束”，增加变量“t5”，复制t1中第二行的值并粘贴到变量“t5”的第一行；
输入自由表达式“g=（（0.01/ t5）︿2-(0.01/t1)︿2）/0.2”，得到第一行的计算结果即为自由落体加速度；
重复步骤2-5，得到一组实验数据（图15-4）。对照实验结果与实验地重力加速度实际值，可见相对误差为2~3%。

实验十八 动量定理（变力）
实验目的
探究物体在变力的作用下，物体所受合力的冲量与物体动量变化的关系。
实验原理
由动量定理：物体所受合力的冲量等于物体动量变化，即Ft=mv’-mv。
在轨道上用小车与力传感器的测钩碰撞，测出小车碰前和碰后返回通过光电门的时间计算出小车速度的变化，从而得出小车动量的变化。从力传感器测得的“F-t”图线上，通过对图线的积分处理得出冲量大小。比较小车在变力的作用下冲量与动量的变化关系。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及其附件、天平等。
实验装置图
见图18-1。

实验过程与数据分析
在小车上安装“I”型挡光片（本次实验所用挡光片的宽度为0.020m）并在其前端安装弹簧圈，用天平称出小车的总质量m（kg）；
将光电门传感器和力传感器分别接入数据采集器的第一、二通道，将光电门传感器用支架固定在轨道的一侧；
将力传感器通过力学轨道上的固定柱固定在轨道上，调整其高度使测钩与滑块弹簧圈的触碰点刚好位于测钩中心线上；
打开“组合图线”，添加“力-时间”图线，将采样频率设置为“500”。打开“计算表格”，点击“开始”；
推动小车通过光电门传感器后与力传感器的测钩碰撞，经反弹后又通过光电门传感器，则挡光片两次通过光电门传感器的挡光时间t1记录在表格中；
在计算表格中，增加变量“t2”，将t1列中的第二行的数据复制后粘贴到t2列中的第一行中。增加变量“m”表示小车的总质量（本次实验为0.3175kg）；
输入代表“碰前速度”、“碰后速度”和“动量变化”的公式“v1=0.020/t1”、“v2=0.020/t2”和“p=m*(v1+v2)”，计算得出动量变化分别为0.2926（图18-2）；

在“组合图线”窗口中，用图线控制功能，将碰撞时的“F-t”图线回放，选取有效区域后，启用“其它处理”中的“积分”功能，计算出力与时间的积分值（即冲量Ft），得出碰撞的冲量是：0.2888（图18-2）；
重复步骤4~10，得到多次实验结果，见图18-3。

计算三次实验冲量与动量变化量的相对误差，分别是1.31%、1.28%、0.68%，充分说明了在误差允许范围内二者相等。
建议：
本实验亦可使用朗威?DISLab教材专用软件来做，实验操作将大为简化。
本实验亦可使用气垫导轨。
实验器材
朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平、铁架台等。
实验装置图
见图18-4。

实验过程与数据分析
同上。
实验十六 超重与失重
实验目的
观察超重与失重现象，探究产生超重与失重的原因。
实验原理
物体在向上或向下作加速运动时，对支持物的作用力大于或小于重力，这种现象称为超重或失重。
实验器材
朗威DISLab、计算机、重物。
实验装置图
见图16-1。

实验过程与数据分析
将力传感器接入数据采集器，选择“示波” 显示方式；
握住传感器的手柄，使其测钩竖直向下，点击“调零”；
将重物（6N左右）悬挂在力传感器测钩上；
教师可以在实验之前先引导学生基于实验原理，猜想超重和失重对应的“F-t”图线可能呈现出的形状；
手持悬挂有重物的力传感器，沿垂直于地面的方向加速升降，观察波形变化；
点击“停止”，回放“F-t”图线（图16-2）；
根据实验获得的“F-t”图线，分析推断该图线不同区段所对应的运动状态，对学生们实验之前的猜想加以验证；
改变重物上升、下降的加速度或重物的质量，重复实验，观察此时的“F-t”图线与图16-2之间的差别，讨论其成因。

实验十四 用位移传感器研究自由落体运动
实验目的
研究自由落体的运动规律。
实验原理
用位移传感器发射器作为自由落体，位移传感器接收器固定在铁架台上，当传感器发射模块下落时，描绘记录下自由落体的“s-t”图线。借助软件功能分析自由落体的规律。
实验器材
朗威DISLab、计算机、铁架台、减震回收装置（垫有海棉或绒布的纸篓）等。
实验装置图
见图14-1（固定在铁架台上的是位移接收模块，下方手持的是位移发射模块）。

实验过程与数据分析
将位移传感器接收器垂直向下固定在铁架台上，接入数据采集器第一通道；
打开“组合图线”窗口，点击“添加”，选取“时间-位移”；
将铁架台置于实验桌边缘，使位移传感器接收器与地面的减震回收装置正对，以确保发射模块自由下落后可落入其中；
打开发射模块的电源，使其与接收模块正对，释放发射模块，使其自由下落，获得“s-t”图线（图14-2）；

因下落时间极为短暂，故“s-t”图线近乎垂直。利用软件的“自由坐标”功能，图14-2中的图线已经过了适当拉伸（横轴），以便于观察和分析；
在“s-t”图线上选择“有效区段”（图14-3），对所选区段进行“二次多项式拟合”，发现拟合图线与实测图线完全重合（图14-4），说明位移s与运动时间t为二次方关系；
对拟合图线进行“求导”，导数曲线为一条直线（图14-5），即速度与时间的关系为线性关系；
对“求导曲线”进行“线性拟合”（图14-6）。由拟合图线的直线方程：y=（982.9129x）+（-8848.2236），得出该拟合图线的斜率为982.9（cm/s2），即9.829（m/s2），其物理意义为速度的变化率，也就是重力加速度；

将实验结果与当地重力加速度值（实验地为济南市）进行对比。
讨论
在研究自由落体运动实验中使用位移传感器给了我们什么启发？
实验四 力的合成与分解
实验目的
验证共点力的合成定则。
实验原理
共点力的合成与分解符合力的平行四边形定则。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力的合成分解实验器、钩码（5.76N）、小细绳等（见图4-1）。

实验装置图
见图4-2。

实验过程与数据分析
将两只力传感器分别接入数据采集器，将DISLab力的合成分解实验器通过十字转接器固定在铁架台上；
按照图4-2将两力传感器固定在DISLab力的合成分解实验器的挂臂上，力传感器测钩指向实验器力矩盘的圆心，且与力矩盘中心垂线呈45°夹角，两力传感器测钩延长线相互垂直；
将两条细绳拴在测钩上，细绳的另一端在力矩盘的圆心处打结拴在一起；
观察软件中两个力传感器窗口，点击“调零”，使传感器窗口示数为0；
在细绳的打结处向下方引出另一细绳，并挂上钩码；
调整实验器的力矩盘，使挂钩码的细线与力矩盘下方的0°重合；
打开“计算表格”，定义变量“g”为常量5.76，定义变量“q”代表角度值，使用“点击记录”，记录所测数据；
顺时针转动力矩盘，在转动角度分别为10°、20°、30°、45°时，依次记录所测数据并输入对应的角度值；
点击“公式”，考虑到角度与弧度的换算关系，输入自由表达式“F5＝g*Cos（（45-q）*pi/180）”，表示“F1的理论值”；输入自由表达式“F6＝g*Sin（（45-q）*pi/180）”，表示“F2的理论值”；
比较实测值与理论值，发现二者接近（见图4-3），验证了力的合成定则。

建议：
在表格中输入实测值与理论值的相对误差计算公式，观察计算结果。
可以接入第三只力传感器替代钩码的重力，重新做上述实验。
调整力传感器在DISLab力的合成分解实验器挂臂上固定方向，用实验器附带的滚轴替换测钩，使用配套的标准木块，即可进行力的分解实验（图4-4）。

实验四十一 声波的合成
实验目的
观察声音的合成波形。
实验原理
两个声源同时发出的声音会相互叠加。若两路声波的频率不同，则合成后的波形即为两路波在同一点的矢量和。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、音叉等。
实验装置图
同实验四十。
实验过程与数据分析
将声传感器接入数据采集器第一通道；
使用频率为440Hz和256Hz的音叉作为声源，并排放置；
分别单独敲击两音叉，观察各自的波形（图41-1、41-2）；


同时敲击两音叉，观察合成后的波形（图41-3）；

实验四十七 红外线的热效应
实验目的
用温度传感器测量红外线的热效应。
实验原理
在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，叫做可见光。波长大于红光的光叫做红外线，虽然肉眼看不到，但却能够使被照射物体升温。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、平行光源、棱镜、学生电源、白纸板、支架。
实验装置图
见图47-1。

实验过程与数据分析
取一只温度传感器，接入数据采集器；
打开光源，使光线透过棱镜在白纸板上形成光谱；
将温度传感器固定在支架上，使其探针处于红光区域之外约2mm（图47-1）；
关闭光源开关，待温度传感器的示数接近于环境温度时（示数基本不变），打开光源开关，观察温度变化；
实验结果显示，温度不断升高，证明了红外线具有热效应。
建议
为使实验效果更加显著，可将温度传感器探针前端用煤烟熏黑；并行使用多只温度传感器，一只用于环境温度测量，其余定位在光谱的不同位置，对不同频段的光波是否存在热效应进行研究。
实验四十三 水在加温过程中的温度曲线
实验目的
观察水加热时水温的变化情况，绘制从加热到沸腾期间水温变化的图线。
实验原理
一定质量的水，在加热过程中温度不断升高，但上升的幅度不尽相同，水沸腾以后，虽然继续加热，但温度不再升高。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、烧杯、三脚架、石棉网、酒精灯、铁架台等。
实验装置图
见图43-1。

实验过程与数据分析
将温度传感器接入数据采集器；
将酒精灯放在三脚支架下。三脚支架上放置石棉网，烧杯里面加入适量的清水，放置在石棉网上；
将温度传感器固定在铁架台上并把传感器探针插入烧杯，置于水面下约2cm处；
打开“计算表格”将自动记录时间间隔设为“5s”；
点燃酒精灯，开始加热，点击“开始”，待到水沸腾时，停止加热，点击“结束”，得到一组实验数据（图43-2）；

点击“绘图”，设定X轴为“t”，Y轴为“T1”，根据实验数据绘出对应水加热至沸腾过程的温度图线（图43-3）；

根所据实验结果，分析水在加热过程中温度的变化规律。
实验四十九 热传导
实验目的
比较不同物质的热传导性能。
实验原理
热传导是指热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象，是固体中热传递的主要方式。不同物质的热传导性能不同。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、热传导实验器、酒精灯、支架三只、升降台。
实验装置图
见图49-1。

本实验装置中，测试的三种金属分别为铝、黄铜、铁，当酒精灯对三条金属棒的末端同时加热时，温度传感器测出金属棒的顶端的温度变化，从而对三种金属的热传导性能加以比较。
实验过程与数据分析
取三只温度传感器，分别接入数据采集器的一、二、三通道；
把三只温度传感器分别固定在支架上，测量探针与金属棒的顶端接触；
打开“计算表格”，将黄铜棒、铁棒和铝棒温度分别设定为“T1”、“T2”、“T3”；
选择“自动”记录，设定时间间隔为“5s”，点击“开始”；
点燃酒精灯，加热三条金属棒的末端（连接处）约两分钟，点击“结束”，得到一组实验数据（图49-2）；

点击“绘图”，设定X轴为“t”，Y轴分别为“T1”、“T2”、“T3”，得到三条温度图线（图49-3）；

图49-3中，自上而下分别是铝、黄铜、铁的温度变化图线，从中可观察到三种金属热传导性能的明显差异。
实验四十二 声音的共鸣
实验目的
观察声音的共鸣现象。
实验原理
声音共鸣的本质是同频率机械振动产生的共振现象。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、同频音叉、共鸣箱等。
实验装置图
见图42-1。

实验过程与数据分析
将声传感器接入数据采集器第一通道；
选取两只相同的共鸣箱a和b，相对放置，二者相距0.1米左右；
将频率为440Hｚ的音叉分别插在两只共鸣箱上，声波传感器置于两共鸣箱之间；
打开“组合图线”窗口，增加 “时间-声波”图线；
敲击共鸣箱b上的音叉，使a与之发生共振并随之发声；
用手握住共鸣箱b上的音叉使其停振，点击“停止”；
回放图像（图42-2）可观察到，共鸣箱b停振后，共鸣箱a上的音叉仍继续振动并发声，这就是声音的共鸣现象；

如果共鸣声音过小，可使用软件中的纵轴放大功能。
讨论
生活中常见的共鸣现象有哪些？
有哪些乐器的构造应用了共鸣原理？
实验四十五 摩擦做功使温度升高
实验目的
理解功与能的转化。
实验原理
两物体摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体内能，内能增加温度升高。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、铜管、橡皮塞、棉绳、夹具、柔性泡沫塑料等。
实验装置图
见图45-1。

实验过程与数据分析
将温度传感器接入数据采集器；
选择“示波”方式；
使用夹具将铜管固定在实验台上；
将温度传感器探针透过橡皮塞插入铜管，注意不要让探针接触铜管壁；
将棉绳套在铜管上，快速来回拉动，可观察到温度图线随之上升（图45-2）；

也可将温度传感器探针插入柔性泡沫塑料之中，用手握住并快速抽动，亦可观察到升温现象（注意保护探针，不要用力过猛造成探针弯曲或折断）。
设想
如果将适量乙醚滴入铜管并确保密封，拉动棉绳后会出现何种情况？
实验四十八 热辐射研究
实验目的
观察并记录热辐射（吸热和放热）过程中温度随时间的变化情况，比较不同颜色物体的热辐射的能力。
实验原理
热辐射是热传递的一种形式，物体一方面以辐射的形式向外界放出能量；另一方面又吸收其他物体的辐射而获得能量。同一物体的辐射本领跟吸收辐射本领是相同的，即良好的辐射体一定也是良好的吸收体。物体以辐射的方式吸热和散热的本领与表面的颜色有关，黑色物体的热辐射本领明显强于其他颜色的物体。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、铁架台、黑白两色铝管各一只、水、橡皮塞、加热灯。
实验装置图
见图48-1。

实验过程与数据分析
取两只温度传感器分别接入数据采集器的第一、二通道并固定在铁架台的横梁两端；
打开数据表格，增加变量“t”表示计时间隔，本次实验设置记时间隔为5秒，选择“自动”方式记录数据；
在两个铝管中加入温度相同的热水，将温度传感器探针透过橡皮塞插入铝管中，自动纪录此时的温度，直到水温接近室温为止，得到一组实验数据（图48-2）；

点击“绘图”，设定X轴为t，Y轴为T1，得到对应白色铝管的温度图线（图47-3上方图线）；再设定X轴为t，Y轴为T2，得到对应黑色铝管的温度图线（图48-3下方图线）；

比较两条图线，可知黑色铝管散热的速度明显高于白色铝管；
将两铝管中的水取出，重新套在温度传器的探针上，待两铝管内的温度与室温相同时，打开“计算表格”，选择“自动”记录方式，时间间隔设定为“5”秒；
将加热灯置于与两铝管等距位置，打开加热灯，对两铝管加热；
点击“开始”，记录升温数据；
点击“绘图”，设定x轴为t，Y轴为T1，得到对应白色铝管的温度图线（图48-4下方图线）；再设定X轴为t，Y轴为T2，得到对应黑色铝管的温度图线（图48-4上方图线）；

比较两条图线（图48-4），可见对应黑色铝管温度的图线迅速上升，而对应白色铝管温度的图线升幅很不显著。这说明黑色铝管吸热的速度明显高于白色铝管。
建议
1、取两只相同的铝管，一只用煤烟熏黑，另一只包裹上银白色光亮铝箔，可制成实验用的黑白铝管；
2、观察可知，图48-3和图48-4中，温度图线在实验刚开始阶段变化幅度较大，随后变化幅度逐渐减小。可组织学生针对此现象展开讨论。
实验四十六 气体压缩使温度升高
实验目的
理解功与能的转化。
实验原理
气体压缩，外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、注射器、座架。
实验装置图
见图46-1。

实验过程与数据分析
将温度传感器接入数据采集器，向后拉动注射器的活塞，把传感器的探针插入注射器内（可用热水适当浸泡注射器前端以便于探针插入）；
将采样频率调节为“20”，显示方式选择为“示波”；
用力快速压缩注射器的活塞，可观察到温度升高现象，升温幅度在2~4℃之间（图46-2）；

实验结果显示：气体在受到压缩时，内能增加，温度升高。
建议
在学生中组织比赛，看谁的压缩升温效果更明显（要注意保护探针，不要用力过猛造成探针弯曲或折断）。
实验四十四 液体蒸发使温度下降
实验目的
观察液体蒸发时温度的变化。
实验原理
液体在蒸发过程中吸收热量，致使液体依附的物体温度下降。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、酒精、绵纸、扇子。
实验装置图
见图44-1。

实验过程与数据分析
将温度传感器接入数据采集器；
选取“示波”显示方式；
用蘸上酒精的绵纸将温度传感器探针包住，用扇子扇或轻轻挥动，即可得到显示温度下降的图线（图44-2）。

讨论
分别在温度传感器探针上涂酒精和蘸水的降温效果有何不同？
如果将探针直接插入酒精瓶（前端浸入酒精），温度图线将有何变化？为什么？
实验四十 声波干涉
实验目的
观察同频声音的合成波形。
实验原理
两个声源同时发出的声音会相互迭加。若两路声波的频率相近，则能产生拍的现象（即声音听起来忽高忽低）。
实验器材
朗威?DISLab、计算机、共振音叉等。
实验装置图
见图40-1。

实验过程与数据分析
将声传感器接入数据采集器第一通道；
使用频率为440Hz的两只音叉作为声源，并排放置；
同时敲击两音叉，形成两个频率相近的声源；
将声波传感器移近声源，可观察到声音图线中的振幅忽高忽低；
点击“停止”，对时间轴进行压缩，可使图线明显反映出声波叠加现象（图40-2）。


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