| 中教法实验报告 | |||||
| 学院：物理科学与技术学院 专业：物理学 年级：2010级 学号：201010800080 姓名：陈发章 | |||||
| 实验名称 | 牛顿第二定律的验证 | ||||
| 实验目的 | 1、研究质量一定时，小车的加速度与所受拉力的关系;作用力一定时，加速度和小车的质量的关系。即验证牛顿第二定律；2、学会用控制变量法研究物理规律。 | ||||
| 实验的教学目的 | 轻车在不同拉力（挂不同的钩码）作用下的实验 | 在相同条件下实验，然后与用重车作对比，看哪个实验效果较好，然后选出实验仪器。 | |||
| 重车在不同拉力（挂不同的钩码）作用下的实验 | 在相同条件下实验，与用轻车实验作对比。并验证小车的加速度与合外力成正比。 | ||||
| 加在重车上不同质量的钩码相同拉力作用下的实验 | 验证小车的加速度与它的质量成反比。 | ||||
| 实验教学要求 | 轻车在不同拉力（挂不同的钩码）作用下的实验 | 本小实验是整个实验的第一个，所以有：1、平衡摩擦力；2、实验前，将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象；3、每次实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带，使时间间隔更准确；4、打点器不能长时间连续工作；5、处理纸带数据时，密集点的位移差值测量起来误差大，应舍去；一般以五个点为一个计数点；6、描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不能连在线上的点应分居在线的两侧。误差过大的点可以舍去；7、手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 | |||
| 重车在不同拉力（挂不同的钩码）作用下的实验 | 本实验不必平衡摩擦力和固定打点计时器，所以1、每次实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带，使时间间隔更准确；2、打点器不能长时间连续工作；3、处理纸带数据时，密集点的位移差值测量起来误差大，应舍去；一般以五个点为一个计数点；4、描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不能连在线上的点应分居在线的两侧。误差过大的点可以舍去；5、手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 | ||||
| 加在重车上不同质量的钩码相同拉力作用下的实验 | 本实验不必平衡摩擦力和固定打点计时器，所以1、每次实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带，使时间间隔更准确；2、打点器不能长时间连续工作；3、处理纸带数据时，密集点的位移差值测量起来误差大，应舍去；一般以五个点为一个计数点；4、描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不能连在线上的点应分居在线的两侧。误差过大的点可以舍去；5、手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 | ||||
| 该实验在这一章里面的意义 | 验证牛顿第二定律实验是高中首个用控制变量法定量验证的实验，牛顿第二定律是力学的核心基础，所以通过实验加深了学生对对定律内容的理解和接受这样的规律，可以更好的应用牛顿第二定律解决问题。 | ||||
| 实验仪器 | 打点计时器， 纸带 ，小车，细绳，砝码，学生电源，刻度尺，天平，附有定滑轮的较光滑的实验铁架，复写纸。 | ||||
| 实验原理 | 轻车在不同拉力（挂不同的钩码）作用下的实验 | 在小车的质量一定时，小车的加速度与它受到的作用力成正比。（控制变量法） | |||
| 重车在不同拉力（挂不同的钩码）作用下的实验 | 在小车的质量一定时，小车的加速度与它受到的作用力成正比。（控制变量法） | ||||
| 加在重车上不同质量的钩码相同拉力作用下的实验 | 在小车受到的作用力一定时，小车的加速度与它的质量成反比。（控制变量法） | ||||
| " 实验的基本方法，实验过程 实验的基本方法，实验过程 实验的基本方法，实验过程 | 基本方法 | 控制变量法 | |||
| 实验过程 | 1、将打点计时器固定在支架上没有滑轮的一端； 2、调节斜面，进行平衡摩擦力：小车不挂钩时在斜面上运动时打出来的纸带的点之间间隔是均匀的，则说明平衡了摩擦力。注：在这之后不必再进行这步骤。 3、把一条细绳栓在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码。 4、把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面； 5、使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动； 6、断开电源，取出纸带； 7、换上新的纸带，再重做两次； 8、利用公式 Δs＝at2,算出各条纸带所对应的小车的加速度。 | ||||
| c 实验数据记录 | 实验数据记录： 钩码1：24.68g 重车：302.42g 小钩码：24.68g 轻车：116.80g 钥匙：12.68g f=50Hz 单位：cm 以下是每连续5个点之间的距离 轻车：116.8g 钥匙：12.68g （1） 4.5 6.1 6.8 7.2 7.9 8.4 （2）6 8.6 9.6 11 12.4 13.5 （3）6.1 7.5 9.8 11.3 12.5 13.5 重车：302.42g 钩码质量24.68g (1) 4.7 6.1 6.7 7.2 8 8.5 （2）5.3 7.7 9 10.2 11 12.3 重车：302.42g 砝码：（24.68+24.68）g 拉力挂的钩码质量：24.86g
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| 实验数据处理 实验数据处理 | （1） 轻车：每连续5个点之间的距离 拉小车钩码质量（g） | 12.68 | 24.68 | 49.36 | |
| 合外力F（N） | 0.12 | 0.24 | 0.49 | ||
| 加速度a（m/s2） | 0.68 | 1.32 | 1.96 | ||
（2）重车:每连续5个点之间的距离
| 拉小车钩码质量（g） | 100 | 75 | 50 |
| 合外力F（N） | 1 | 0.75 | 0.5 |
| 加速度a（m/s2） | 2.31 | 1.82 | 1.31 |
（3）重车 : 每连续5个点之间的距离
| 合外力F（N） | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 加在小车上钩码和小车的总质量（g） | 451.2 | 401.2 | 351.2 |
| 实验结果 | 质量一定时，小车的加速度与所受拉力成正比;作用力一定时，加速度和小车的质量成反比。 | ||||
| 实验的教学应用 | 解决连接体问题、瞬时性问题、临界问题等 | ||||
| 电磁打点计时器在使用过程中的困难和疑惑。 | 1、大组中有小组打出来的纸带有些是有两个点连一起的；我们探究是不是打点计时器内部的问题，然后拆开了打点计时器动了一下线圈中的，如果把它拧松，振片不上下振打点。结果线圈中的振片是对它具有一定的影响；再然后我们又改变了学生电源的电压，结果也有一点影响。 2、打点计时器打点但不清楚，打点响声时断时续，经观察，松开固紧台夹，响声正常，判断是台夹未夹紧，造成打点计时器的共振，或台夹位置不适，造成与桌面的共振。处理方法是固紧台夹或调整台夹位置，故障排除。在实验过程中，由于打点计时器的振动，小车在轨道上会有颠簸使打的点不在同一条直线上。 | ||||
| 牛顿第二定律的学生实验和演示实验的侧重点、区别 | 1、演示实验的主要操作者是教师，学生只是观察。它的优点主要体现在以下几个方面：（1）演示实验只需要一套装置就能满足全班学生观察，这可以缓解实验器材的不足；（2)演示实验在加深对抽象要领的理解，突出教学重点，解决教学中的难点，启发学生积极思维上有重要作用。（3）演示实验能很好地配合讲授或课堂讨论，对提高教学质量有重要作用。 但演示实验也存在一定的不足。（1）学生不能亲自体验，若稍不注意或教师遗漏某一环节时，学生就容易产生错觉或误解， （2）学生获得的知识只是一种感性认识，一种抽象的，而并不是具体的，这对学生知识的构建缺乏稳固性。 2、学生实验是学生亲身去探究和体验的过程，是培养学生能力的一个重要方面，是培养学生能力的向导，通过实验可培养学生多方面的能力。能让学生在动手能力，操作能力得到提高的过程。 | ||||
| 用于运动和力实验的新仪器 | 新型LED光具座、平抛运动竖落仪、CN87200733向心力实验器等 | ||||
| 实现本实验还有不同的途径 | 气垫导轨法、斜面法、用2套装置验证—— 1、阿特伍德机 2、一般地板面式 两个实验用作拉力的钩码质量相同，阿特伍德机系统中的被拉钩码重力与板面上滑块的摩擦力相等，定滑轮要用相同规格的。 设计该实验，等结果出来就得到验证了 | ||||
| 验证性实验侧重 | 证明已知结论。验证性实验是指对研究对象有了一定了解,并形成了一定认识或提出了某种假说,为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验.验证性实验强调演示和证明科学内容的活动,科学知识和科学过程分离,与背景无关,注重探究的结果(事实,概念,理论),而不是探究的过程.验证性实验传递了这样一种信息:了解一个发现和如何把这个发现的结果应用到一个确定的问题上比直接学习如何发现要重要得多.验证性实验强调实验操作和观察等个别智力技能,强调任何快速经济的获得生物知识。验证性实验是为了培养学生的实验操作,数据处理等其他技能,学生们检验一个已知的结果是正确的, 验证性实验通常采用"告诉———验证———应用"的教学模式,学生们用实验验证已学过的生物学原理,概念或性质,这种"照方抓药"模式是高度固定化的。 | ||||
