劉茂軍　孫曉煦

摘要：牛頓第三定律是高中物理的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材無(wú)法準(zhǔn)確地定量探究實(shí)驗(yàn).本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用PASCO數(shù)字化傳感器演示作用力與反作用力的大小和方向，并進(jìn)一步驗(yàn)證二者之間的相互關(guān)系.

關(guān)鍵詞：PASCO傳感器；力傳感器；牛頓第三定律

1實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律研究的是物體之間相互制約聯(lián)系的機(jī)制，是高中物理“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”一章的重要內(nèi)容，教材中借助DISLab數(shù)字化傳感器對(duì)牛頓第三定律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究，以定量驗(yàn)證作用力與反作用力之間的關(guān)系.但人教版教材中所用的實(shí)驗(yàn)裝置靈敏度較低，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在測(cè)量出數(shù)據(jù)后，無(wú)法較為準(zhǔn)確地判斷.

筆者嘗試運(yùn)用PASCO數(shù)字化傳感器對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用“智能工具”使數(shù)據(jù)更有可信性.

與人教版教材中的實(shí)驗(yàn)相比，利用PASCO數(shù)字化傳感器設(shè)計(jì)后的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）靈敏度高，運(yùn)用智能軟件分析數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確驗(yàn)證牛頓第三定律.

（2）圖像清晰，便于觀察、對(duì)比，通過(guò)電腦讀取實(shí)驗(yàn)圖象更有利于學(xué)生理解牛頓第三定律原理.

2實(shí)驗(yàn)原理

兩物體發(fā)生相互作用時(shí)，他們之間的作用力分別作用在這兩個(gè)物體上，大小相等，方向相反，并在同一直線上.

3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

3.1組裝

（1）把PASCO接口連到計(jì)算機(jī)上，接通電源，把兩個(gè)傳感器分別接到兩個(gè)接口上.

（2）將掛鉤系在傳感器上，在傳感器的掛鉤上系20cm長(zhǎng)的一段細(xì)繩，實(shí)物裝置如圖1所示.

3.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）在記錄數(shù)據(jù)前，按力傳感器上的歸零按鈕清零.

（2）點(diǎn)擊“開(kāi)始”記錄數(shù)據(jù).

（3）將兩個(gè)力傳感器相反方向拉，觀察加在力傳感器上的力的大小.

（4）盡量在兩個(gè)傳感器上加等大的力.一段時(shí)間后按停止按鈕結(jié)束測(cè)量.

（5）換另一位同學(xué)測(cè)量，再收集一組數(shù)據(jù).

4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表示例

4.1實(shí)驗(yàn)圖表示例

從圖象中可以看出相互作用力的大小相等、方向相反的規(guī)律得以清晰展現(xiàn).圖2與圖圖3是兩位同學(xué)分別測(cè)量后得到的不同圖像.

4.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

專用軟件提供了智能工具，可以精確測(cè)量某一時(shí)刻相互作用力的大小，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)層面驗(yàn)證兩個(gè)力的大小是否相等，得到如表1所示數(shù)據(jù).

5結(jié)果討論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在誤差允許的范圍內(nèi)，運(yùn)用PASCO傳感器較為精確地驗(yàn)證了牛頓第三定律.并且，實(shí)驗(yàn)過(guò)程所采集的數(shù)據(jù)直接被電腦讀取，實(shí)驗(yàn)過(guò)程被清晰地記錄，更加直觀.endprint