大学物理实验教案牛顿第二定律的验证修订.docx

高校物理试验教案 试验名称 牛顿第二定律验证 教学时数 2学时 教学目 和要求 1．熟识气垫导轨构造，驾驭正确运用方法。 2．熟识光电计时系统工作原理，学会用光电计时系统测量短短暂间方法。 3．学会测量物体速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 教学重点 1、气垫导轨和光电计时系统调整和运用。 2、速度和加速度测量方法。 3、验证牛顿第二定律。 教学难点 1、气垫导轨和光电计时系统调整和运用。 2、速度和加速度测量方法。 教学内容 1、光电计时系统工作原理和运用方法 2、气垫导轨检查和调平法〔静态调平法和动态调平法〕 3、测量粘性阻尼系数 4、测量加不同砝码时加速度 5、验证牛顿第二定律 教学方法 先讲授，然后实际演示操作要点。 教学手段 学生操作，随堂检查操作状况。依据学生操作状况将简单犯错问题做重点提示，学生可以依据操作中遇到详细问题个别提问。 时间安排 讲授30分钟，学生操作70分钟。 板书设计 试验目、测量关系式、数据记录表格。 主要参 考资料 1、杨述武等，一般物理试验〔第四版〕[M]. 北京：高等教化出版社，2007. 2、郑庚兴，高校物理试验[M]. 上海：上海科学技术文献出版社，2004. 3、黄程度，高校物理试验[M]. 北京：机械工业出版社，2021. 4、徐扬子，丁益民，高校物理试验[M]. 北京：科学出版社，2006. 5、李蓉，根底物理试验教程[M]. 北京：北京师范高校出版社，2021. 试验名称：牛顿第二定律验证 试验目： 1．熟识气垫导轨构造，驾驭正确运用方法。 2．熟识光电计时系统工作原理，学会用光电计时系统测量短短暂间方法。 3．学会测量物体速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 试验仪器： 气垫导轨〕 滑块 电脑通用计数器〔MUJ-ⅡB〕 电子天平 游标卡尺 气源 砝码 试验原理： 力学试验最困难问题就是摩擦力对测量影响。气垫导轨就是为消退摩擦而设计力学试验装置，它使物体在气垫上运动，防止物体与导轨外表干脆接触，从而消退运动物体与导轨外表摩擦，让物体只受到几乎可以忽视摩擦阻力。利用气垫导轨可以进展很多力学试验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、探讨简谐振动等。 依据牛顿第二定律，对于确定质量物体，其所受合外力和物体所获得加速度之间存在如下关系： 〔1〕 此试验就是测量在不同作用下，运动系统加速度，检验二者之间是否符合上述关系。 在调平导轨根底上，测出阻尼系数后，如下列图所示，将细线一端结在滑块上，另一端绕过滑轮挂上砝码。此时运动系统〔将滑块、滑轮和砝码作为运动系统〕所受到合外力为： 滑轮细线A门B门砝码 滑轮 细线 A门 B门 砝码 式中平均速度〔单位用〕与粘性阻尼常量之积为滑块与导轨间粘性阻力，为滑轮摩擦阻力，短暂不考虑这项。 在此方法中运动系统质量，应是滑块质量，全部砝码质量〔包括砝码托〕以及滑轮转动惯量换算质量〔为滑轮转动惯量，为轮半径〕之和，即： 〔3〕 其中由试验室供应。另外在试验中应将未挂在线上砝码放在滑块上，保持运动系统质量确定。 3．用测量与验证式〔1〕时，应检验： 与之间是否存在线性关系？当、测量组数，关联络数时，就可认为、间存在线性关系。 假如与间存在线性关系，斜率和运动系统质量在测量误差范围内是否相等？只有对上述检验得出确定答复时，才可认为对式〔1〕关系在试验条件下是确定。 试验内容及步骤 1. 调平气垫导轨 〔1〕静态调平法：导轨接通气源，滑块放在导轨某处，用手轻轻地把滑块压在导轨上，再轻轻地放开，视察滑块运动状态，连续做几次。假如滑块在导轨上静止不动，或稍有左右挪动，那么导轨是程度；如滑块几次都向同一方向运动，说明导轨不平。细致、细致调整程度螺钉，直到滑块在导轨随意位置上根本保持静止不动，或稍有左右挪动。一般要在导轨上选取几个位置做这样调整。 〔2〕动态调平法：将气轨与计时器协作进展调平，仪器接通电源，仪器功能选择在“S2〞挡上，两个光电门间距不小于30cm(可以取50cm)卡装在导轨上，导轨两端装上弹射器，滑块装上挡光片，给气轨通气让滑块以确定速度从导轨左端向右端滑行，先后通过两个光电门A和B，计时器就分别登记挡光片通过两个光电门时间和；再反过来让滑块以确定速度从导轨右端向左端滑行，先后通过两个光电