关于运动的论文牛顿运动定律 论文.doc

关于运动的论文牛顿运动定律论文
基于“比值关系”的牛顿第二运动定律探究实验的改进
摘要: “牛顿第二运动定律探究实验”是高中物理新课程必修模块中典型的探究实验之一。本文作者引导学生改进课本中用“比值关系”进行的对比实验,让学生体验科学探究的过程。根据改进实验目的,自选实验器材,制定改进实验方案,收集实验数据,得出实验结论,并对实验结果进行分析和评估。
关键词: 牛顿第二定律比值法探究实验
“探究加速度与力、质量的关系”是人教版普通高中物理实验教科书(必修1)第四章《牛顿运动定律》第2节的内容。本节内容的基本思路是:保持物体质量不变,测量物体在不同拉力作用下的加速度,分析加速度与力的关系;保持物体所受的拉力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系。[1]课本采用了对照比较的探究方法,测量不同情况下物体加速度的比值与外力比值、质量比值的关系,实验探究的内容更加符合牛顿第二定律的本义,也体现了新课程实验设计从验证性向探究性转变的理念。
为使学生理解和掌握用对照实验探究牛顿第二定律,理解“比值关系”在实验操作和数据处理中的作用,我引导学生改进课本实验方案,让学生参与实验新方案的设计,参与实验操作过程和处理实验误差,并能评估实验方案和实验结果。[2]
一、问题提出
设计“探究牛顿第二运动定律”实验(图一:课本的实验装置)时,我采用了对照比较实验的方法。怎样使这种实验方案更好地解决以下问题?
①如何让学生体验探究的过程,培养学生的动手实践能力。
②实验中如何真正落实“比值关系”。
③怎样准确控制两车运动步调的一致性。
④怎样减少实验误差。
⑤如何增加对照的实验效果,让实验现象更明显。
二、探究实验的过程
(一)引导学生准备实验器材。
①自制两端带有滑轮的铝合金导轨1个;②自制电磁铁2个;③相同的小车2个;④钩码:5g、10g、20g各几个,用于提供牵引小车的力;100g、200g各几个,用于改变小车的质量;⑤学生电源1个;⑥铁架台2个;⑦天平、砝码;⑧小筒2个,各5g;⑨—;⑩米尺、水平仪、导线若干。实验电路(如图二改进的实验装置)
(二)引导学生探究实验,体验比值关系。
=M=200g(2个单位质量,取100g为一个单位质量)不变,改变两小车的拉力,探究加速度与外力的关系。
操作要点:用天平测出小筒的质量为5g,以5g的重力作为一个单位力,保持小车的质量不变,即M=M。通过改变拉两小车的力是单位力的几倍来确定两边拉力的比例关系F∶F。
利用电磁铁在通电时有磁性,断电时磁性消失,可控制两小车同时运动。断开电源后,电磁铁磁性消失,两小车在小桶的拉力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,相向运动至相撞,两车运动的时间相同。从标尺上读出两车的位移之比S∶S。结合S=at公式,就可以得出a∶a=S∶S,探究a∶a与F∶F关系。
进行实验:合上电源,小车在电磁铁的吸引下静止,在一边的小桶内放5g的钩码和另一边小桶内不放钩码,一边拉力是单位力,一边拉力是单位力的两倍,即拉力F
∶F之比为1∶2,断开电源开关,两小车开始运动,;再合上电源,一边小桶内放5g钩码,别一边小