第三章牛顿运动定律参考资料.doc

第三章 牛顿运动定律参考资料 1．关于惯性的小实验 （1）杯下抽纸 如图5所示，左手紧握纸端，右手像刀一样迅速劈下，这样，杯子极少移动。（注意纸要光滑一些、牢固一些） （2）惯性撞车 如图6所示，桌子靠墙壁放置，桌面上放二块长板，板上放火柴盒数个（或其他纸盒均可）表示汽车。它们的间距表示车距，让木板带着它们一起运动，当木板碰到墙壁时，表示发生了撞车事故，由于每辆“车”均有惯性，发生了追尾撞“车”现象，如果“车距”较小，则几辆“车”将撞在一起，相当“惨烈”。 （3）惯性提水 如图7所示，取一个矿泉水空瓶，底部挖一小孔，插入一段塑料管作为出水管。将瓶盖取下加工，在盖中央挖一个直径约8mm的圆孔。取盖中的垫片K剪小一些，能盖住孔，将垫片的一边边缘P用“万能胶”粘住，这样就做成一个可以向内开启的单向阀门，将此装置倒插在水桶中，使它不停地上下振动，由于水的惯性，水将不断进入瓶中，并不断从上部管上流出，成了一个简单的惯性水泵。 （4）“质量是惯性大小的量度”实验 如图8所示，找两个相同的乒乓球，在其中一个球上打一个小孔，注满沙粒后设法将孔封住，这两个球质量就不相同了。使它们从斜槽的同一高度滚下，获得相同的速度，经过一块悬挂着的毛巾，可以发现空心的乒乓球立即被毛巾阻挡而停止运动，而质量较大的乒乓球则能冲开毛巾的阻挡继续前进。由此可以看出，两者受到的阻力是相同的，但运动状态的变化明显不同。质量大的球，运动状态不易改变，表明其惯性大，从而说明质量是惯性大小的量度。 2．笛卡儿对牛顿第一定律建立的贡献 笛卡儿宣称，如果一个无外界帮助的物体原来是运动的，那么它将在无外界帮助的情况下继续保持运动。一个原来静止、无外界帮助的物体将保持静止，比方说它将悬浮在半空中。这是一个奇怪的想法，我们的直觉首先就拒绝它。因为重力、摩擦力和空气阻力充斥在我们周围，直觉告诉我们，只有当物体被推或被拉时，它们才能保持运动。 （摘自美国阿特·霍布森著《物理学》） 3．关于用DIS研究加速度与力、质量关系的实验探究 【可供参考的方案】 （1）用DIS研究加速度与力的关系 供参考的实验步骤如下： ①用天平测量小车的质量（含位移传感器的发射器）。 ②测量钩码的重力（作为对小车的拉力）。 ③如图9所示，将位移传感器的接收器固定在轨道的一端，并连接到数据采集器。将发射器固定在小车上，同时打开其电源。 图9 ④开启采集器电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“牛顿第二定律”，软件界面如图10所示： 图10 ⑤将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码。点击“开始记录”并释放小车，让其在外力F作用下运动，界面实时显示小车运动状态的图像。当小车到达终点时，点击“停止记录”，得到v-t图（图11）。 图11 ⑥拖动滚动条，将需要的图像显示在窗口中（图12）。 图12 ⑦点击“选择区域”，用鼠标在图线中选择“开始点”和“结束点”，计算机自动计算出所选区域的加速度值。 ⑧将加速度a和外力F记录在课本的表格中（表1）。 表1 a/m·s-2 0.447 0.648 0.837 1.031 1.210 F/N 0.095 0.144 0.193 0.242 0.291 ⑨保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验，得到一组数据。 ⑩根据实验数据，绘出a-F图像（如图13）。 图13 （2）用DIS研究加速度与物体质量之间的关系 供参考的实验步骤如下： 实验步骤①～⑦同上。 ⑧将加速度a和质量m记录在课本的表格中（表2）。 表2 a/m·s-2 0.216 0.174 0.149 0.130 0.115 m/kg 0.202 0.252 0.302 0.352 0.402 ⑨保持钩码的大小不变，改变小车质量并重复实验，得到一组数据。 ⑩根据实验数据，画出a-m图（图14），并通过重新设置变量，使图像成为一条直线（图15）。 图14 图15 4．关于多变量函数比例关系的推断 牛顿第二定律得出过程中，依次研究每一个变量的变化规律后，要将n个单变量函数组合成一个多变量函数，此过程称为“多变量的组合”。 （1）二元函数的组合 如果有二元函数f（x，y），当x不变时，f∝y；当y不变时，f∝x，那么一定有f∝xy。证明如下： 由f∝y可得到＝，由f∝x得到＝。将f?消去得到＝，所以f∝xy。 三元函数的组合 如果有f（x，y，z）三元函数，当y、z不变时，f∝z；当x、z不变时，f∝y；当z、y不变时，f∝，则一定有f。证明如下： ①由y、z不变时，f∝x，可得＝； ②由x、z不变时，f∝y，可得＝； ③由x、y不变时，f∝，可得＝； ④根据①②，消去f?可得＝； ⑤根据③④，消去f?可得＝，即f∝。 5．关于国际单位制 （1）国际单位制的基本单位 量的名称 单位