DIS實驗與傳統(tǒng)實驗的比較--牛頓第三定律的實驗

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上4 牛頓第三定律的實驗在初中，學生們已經(jīng)學習了“力的作用是相互的”這一知識點，以新滬科版初中物理課本為例，在初二下學期第六章 熟悉而陌生的力這一章中，學生們已經(jīng)知道：一個物體A對另一個物體B施加一個力F1，反過來，物體B也會對物體A施加一個力F2， 這兩個力大小相等，方向相反且作用在同一直線上。4.1 牛頓第三定律的傳統(tǒng)實驗 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。作用力與與反作用力總是成對出現(xiàn)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：兩個彈簧秤實驗步驟：（1）選用兩個相同規(guī)格的彈簧秤，保持它們量

2、程和分度值相同；（2）將兩個彈簧秤進行校零（3）將一個彈簧測力計一段規(guī)定在墻壁上，將兩個彈簧秤進行對拉，如圖5-18所示. 圖5-18 牛頓第三定律的傳統(tǒng)實驗圖（4）觀察彈簧秤示數(shù)變化總結：彈簧秤對拉后，左右端的彈簧秤都有示數(shù)，說明:右端彈簧秤對左端彈簧秤施加一個拉力F1，同時，左端彈簧秤也給右端彈簧秤一個拉力F2，因此，F(xiàn)1和F2是相互作用力。對拉后彈簧秤的示數(shù)大小相等，方向相反，并且作用在同一方向上。因此，我們可以知道相互作用的兩個力之間的關系為：兩個物體間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。4.2 牛頓第三定律的DIS實驗 實驗目的：驗證牛頓第三定律實驗原理：對于

3、每一個作用力，必然有一個反作用力。作用力與與反作用力總是成對出現(xiàn)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：力傳感器數(shù)據(jù)采集器計算機數(shù)據(jù)線實驗步驟：（1）用數(shù)據(jù)線將力傳感器數(shù)據(jù)采集器以及計算機連接起來圖5-19 彈簧測力計對拉實驗圖（2）雙手各持一個傳感器且保持兩傳感器在同一直線上，將兩傳感器的測鉤勺相鉤住，如圖5-19所示。圖5-20 牛頓第三定律的DIS實驗（3）打開在計算機上打開數(shù)字化實驗室軟件，點擊“通用軟件”，進行“參數(shù)設定”和“傳感器凋零”后，點擊“啟動”按鈕，將兩個傳感器對拉，得到“力與時間”的圖像，如圖5-20所示。讓學生觀察實驗圖像并討論。（4）將一

4、個力傳感器分別固定盒子上，另一個傳感器放在手上，點擊“啟動”按鈕，拉動傳感器做勻速直線運動，如圖5-21所示，得到“力與時間”的圖像，如圖5-22所示。讓學生觀察實驗圖像并圖5-21 拉小車實驗圖討論。圖5-22 “力與時間”的圖像圖5-23 對拉實驗裝置圖（5）將一個力傳感器分別固定桌面上，另一個傳感器放在手上，點擊“啟動”按鈕，拉動傳感器，如圖5-23所示，得到“力與時間”的圖像，如圖5-24所示。讓學生觀察實驗圖像并討論。圖5-24 對拉的“力與時間”的圖像 總結：雖然圖5-20能夠說明：對拉力傳感器，作用力與反作用是大小相等且方向相反，但是它并不能說明運動的物體或靜止的物體之間的相互作

5、用力也是大小相等且方向相反。圖5-22實驗中可以說明運動的物體作用力與反作用力大小相等且方向相反，圖5-24實驗中可以說明靜止的物體作用力與反作用力也是大小相等且方向相反。因此，從上面3個實驗中學生可以很好地理解牛頓第三定律(兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上）中的“總是”這兩個字57 李雪梅,趙保鋼.基于DISLab的“牛頓第三定律”實驗J.物理教師,2006,27(3):44-45.。4.3 牛頓第三定律的傳統(tǒng)實驗與DIS實驗的對比牛頓第三定律的傳統(tǒng)實驗優(yōu)于DIS實驗的方面：（1） 操作簡單方便 傳統(tǒng)實驗的實驗器材少，操作方便，而DIS實驗相對于傳統(tǒng)實驗

6、而言就較為復雜。（2）不浪費電力資源 傳統(tǒng)實驗不會耗費電子資源，而DIS實驗會浪費電（3）現(xiàn)象直觀明顯傳統(tǒng)實驗通過觀察彈簧測力計的示數(shù)就可以得出實驗結論，現(xiàn)象直觀明顯，而DIS實驗所需觀察實驗圖像，是從函數(shù)圖像觀察而得出實驗現(xiàn)象，學生反而會對力的大小成為函數(shù)圖像而困惑。牛頓第三定律的DIS實驗優(yōu)于傳統(tǒng)實驗的方面：(1) 現(xiàn)象更加豐富和生動在DIS實驗中，學生是通過觀察力的函數(shù)圖像來探究實驗，即函數(shù)圖像的角度來探究實驗；而傳統(tǒng)實驗中，學生是通過觀察彈簧測力計的示數(shù)來探究實驗，即長度的角度來探究實驗。因此，DIS實驗相對于傳統(tǒng)實驗而言，學生觀察實驗的角度更加豐富和生動。（2）實驗數(shù)據(jù)精確DIS實驗儀器是采用先進的科學技術，讀數(shù)精確且誤差小，而傳統(tǒng)實驗由于儀器的落后，有多方面因素產(chǎn)生誤差：其一，由于指針與刻度盤的摩擦，會給讀數(shù)差生誤差；其二，由于眼睛需要正視讀數(shù)，而絕對的正視無法做到，又將產(chǎn)生誤差；其三，由于彈簧的多次使用，彈簧系數(shù)k將會發(fā)生改變，必然會使讀數(shù)發(fā)生改變。（3）可以連續(xù)性地讀數(shù)DIS實驗力的圖像顯示著相互作用力隨著時間的變化而變化，從圖像中可以讀出任意某時刻力的大小示數(shù)，可以說明：當瞬間作用時，作用時作用力與反作用力的大小相一致的情況。而傳統(tǒng)實驗在示數(shù)連續(xù)發(fā)生變化時，無法正確地讀數(shù)，只能在示數(shù)穩(wěn)定不變時才能讀數(shù)，因此，無法測出：當瞬間作用時，作用時作用力