第三章 演示实验的教学研究与教学技能训练

第一节 利用斜面、小车等验证牛顿第二定律演示实验

     运动学和动力学是中学物理教材中重要知识和基础知识。本课题就是通过实验来研究物体运动的基本规律，即研究初速度为零或有初速度的匀变速直线运动的规律，以及力与这些运动的关系。

1、实验目的：
     1）掌握用斜槽演示仪演示初速度为零点匀加速直线运动的规律，掌握演示技巧，演示实验时练口、眼、手的协调动作。
     2）掌握判断物体是否作匀变速直线运动的方法和实验原理。
     3）掌握电磁打点计时器构造原理及使用方法，并配合斜面小车验证牛顿第二定律。研究出更合理的演示、测量方法，摸索做好实验的关键，提出教学方案。

2、实验器材：低压电源、电磁打点计时器、斜槽轨道实验装置、斜面平板装置（附滑轮、小车、砝码若干）、纸带。

3、预习要求：
     1）阅读全文，写出内容提纲
     2）阅读本实验所用仪器的说明，了解其结构、原理及使用方法，特别要熟练掌握打点计时器的原理、使用方法，并会调节。
     3）搞清楚用斜面小车验证牛顿第二定律必须满足什么条件？为什么？作为拉力的砝码为什么要从小车上取？考虑求加速度有几种方法？纸带上打出的点的速度如何测取？

4、 实验要求：
     通过实验验证牛顿第二定律：
     1）保持总质量m1不变，拉力为F1时，测出加速度a1；改变拉力为 时，加速度为。改变总质量为m2，拉力不变仍保持为F1，测出加速度为a2.分析计算出数值，得出结论。
     2）自己设计记录表格，把测量数值和计算结果填入表内。

5、 实验步骤：
     1）按图3-1把实验器材安装好。打点计时器接低压电源交流档4～6v。

     2）平衡摩擦力：往小车上架砝码。总数量凑成一个整数。在斜面板始端下面垫一木块，反复移动垫块的位置，直至小车在空砝码盘点牵引下作匀速直线运动位置（可用纸带上打的点是否均匀来判断）。
     3）从小车中取砝码放在砝码盘中，把车与车内砝码的总质量M与砝码盘中的砝码m记录下来，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。取下纸带，写上编号。
     4）保持小车的总质量不变，改变砝码盘中的砝码质量 。纸带编号，重新打点。
     5）保持砝码盘中的砝码不变，改变小车质量，再做一次。
     6）算出每条纸带对应的加速度的值，将以上数据
     7）用纵坐标表示加速度a，横坐标便是作用力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，作图线。若图线为一条直线，就证明了研究对象质量不变时，其a正比于F。
     8）用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车与车内砝码的总质量的倒数，在坐标平面上，画出相应的点并做出图线。若图线为一直线，就证明了研究对象所受作用力不变时，其a与m成反比。

6、注意事项：
     1）改变小车和车内砝码的总质量时，应重新调整斜面平板的倾斜角度，平衡摩擦力。
     2）改变砝码盘中的砝码质量，应从小车中取砝码。
     3）实验中，砝码盘中砝码的质量应小于小车和车内砝码的总质量。
     4）每次打过点的纸带要及时写上编号，以防发生错误。
     5）不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕，至少要取七个计数点。
     作图时，应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇到特别偏离的点必须舍去。