牛顿第三定律 67

本实验的六种方法分别显示了摩擦力、弹力、浮力、磁场力的反作用力。方法一、二是定性的实验，显示了反作用力的存在；方法三、四、五、六是定量的实验，显示了作用力和反作用力方向相反且大小相等。

方法一

器材 无线电遥控玩具汽车，泡沫塑料平板，试管若干根。

操作

1. 将几根据试管垫放在泡沫塑料平板下面，把无线电遥控玩具汽车放在塑料板上。

2. 当按下“前进”按钮时，可观察到汽车向前运动的同时，泡沫塑料板向后运动；当按下“后退”按钮时，可观察到汽车向后倒退的同时，泡沫塑料板向前运动。说明车辆运动时，轮子所受摩擦力的方向与地面所受的摩擦力方向总是相反的，这是一对作用力和反作用力。

说明

1. 采用泡沫塑料板的好处在于板与车轮间的摩擦足够大，而整块板的质量较小，板向相反方向的运动明显。

2. 也可用电动玩具坦克代替无线电遥控汽车，因为电动玩具坦克价格低廉，它也有“前进”、“后退”两个动作，且橡胶履带与接触面间的摩擦也是足够大的。

方法二

器材 自制木支架，两端接有细铜丝的粗铜管（长 5−6cm），蹄形磁铁，阻尼电键，蓄电池组，导线若干，气垫导轨，气源等。

操作

将粗铜管两端的细铜丝连接在木支架的两个接线柱上，使粗铜管呈水平悬挂（如图）。

1. 将磁铁用胶纸固定在气垫导轨的一个滑块上，适当调节滑块的位置，使得粗铜管平衡时恰好位于磁铁的磁极间磁性最强的地方。

2. 调节气垫导轨成水平后，接通气源，在滑块静止的情况下，可观察到在通电粗铜管受安培力作用开始运动的同时，磁铁连同滑块向相反方向运动的现象。这是电流的磁场与磁铁的磁场相互作用的表现，由此显示了安培力的反作用效果。

注意

为使磁铁和滑块反冲效应明显，粗铜管（可利用收音机接收天线最粗的一节）的质量宜适当大些。

方法三

器材 结构、量程都相同的圆形测力计 2 只，铁架台 2 只。

操作

将测力计用铁架台固定在同一平面上（如图），用力向相反方向移动铁架台底座。测力计可显示两测力计互相的拉力（作用力与反作用力） 大小相等、方向相反，在一条直线上。

说明

如果选用拉压两用的测力计，如高中运动学、动力学组合教具（J2138 型）中的测力计，可用同样的方法使两测力计的测力杆互相挤压，显示两测力计互相的推力（作用力和反作用力）大小相等，方向相反，在一条直线上。

方法四

器材 木块，泡沫塑料平板，测力计 2 个，试管若干根。

操作

将几根试管放在泡沫塑料板下面，木块放在泡沫塑料板上面。两个测力计分别与木块、泡沫塑料板相连（如图）。

1. 向左右两个方向拉两个测力计，逐步增大作用力（仍然保持木块和泡沫塑料板静止），可看到两测力计读数始终相同。说明木块对泡沫塑料板的静摩擦力和泡沫塑料板对木块的静摩擦力这一对作用力和反作用力始终大小相等，方向相反。

注意

泡沫塑料板尽量轻一些，以减小它与地面之间的摩擦力。

方法五

器材 托盘天平，砝码，烧杯，测力计等。

操作

1. 烧杯内盛水，置于天平上，调节天平，使之平衡。

2. 测力计下挂一物体，测力计的示数即为物体所受的重力（图a）。

3. 将物体浸入水中，此时由于水对物体的浮力测力计示数变小，

减小的读数即为浮力的大小。增加砝码，使天平平衡，所增加砝码的重力就是物体对液体的作用力的大小（图 b）。这两个力是一对作用力和反作用力，其大小相同，方向相反。

说明

若不用天平，亦可用两个测力计做此实验。在甲测力计下面挂一个盛有液体的容器，乙测力计下面挂一个重物，记下两个测力计的读数（图c）。然后将重物浸没到液体中。由于重物受到液体浮力的作用，乙测力计的读数变小；由于液体受到重物的反作用力，甲测力计的读数增大(图d)。从两个测力计读数的变化量相等，可看出作用力与反作用力大小相等，方向相反。

方法六

器材 两只质量和规格都相同的马蹄形磁铁，弹簧测力计，托盘测力计，支架等。

操作

1. 两只磁铁先后分别放在托盘测力计上称量过，证明它们的重力相等。

2. 按图装置起来（注意让磁铁上下对准）。从弹簧测力计和托盘测力计上分别读取示数。可发现弹簧测力计的读数比磁铁原有的重力大；而托盘测力计的读数却比磁铁原有的重力小，增大和减小的数值刚好相等。

3. 改变上下两只磁铁之间的距离，可测量出另一组读数，但仍可得同样的结果。这说明作用力和反作用力总是大小相等，方向相反。