運用PASCO數字化傳感器定量研究牛頓第三定律實驗

劉茂軍　孫曉煦

摘要：牛頓第三定律是高中物理的重要內容，傳統(tǒng)的實驗器材無法準確地定量探究實驗.本實驗運用PASCO數字化傳感器演示作用力與反作用力的大小和方向，并進一步驗證二者之間的相互關系.

關鍵詞：PASCO傳感器；力傳感器；牛頓第三定律

1實驗裝置改進

牛頓第三運動定律研究的是物體之間相互制約聯系的機制，是高中物理“牛頓運動定律”一章的重要內容，教材中借助DISLab數字化傳感器對牛頓第三定律進行實驗設計與探究，以定量驗證作用力與反作用力之間的關系.但人教版教材中所用的實驗裝置靈敏度較低，影響實驗結果，在測量出數據后，無法較為準確地判斷.

筆者嘗試運用PASCO數字化傳感器對該實驗進行改進，運用“智能工具”使數據更有可信性.

與人教版教材中的實驗相比，利用PASCO數字化傳感器設計后的改進實驗有以下優(yōu)點：

（1）靈敏度高，運用智能軟件分析數據，使數據更為準確，實驗結果精確驗證牛頓第三定律.

（2）圖像清晰，便于觀察、對比，通過電腦讀取實驗圖象更有利于學生理解牛頓第三定律原理.

2實驗原理

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

3實驗內容與步驟

3.1組裝

（1）把PASCO接口連到計算機上，接通電源，把兩個傳感器分別接到兩個接口上.

（2）將掛鉤系在傳感器上，在傳感器的掛鉤上系20cm長的一段細繩，實物裝置如圖1所示.

3.2實驗步驟

（1）在記錄數據前，按力傳感器上的歸零按鈕清零.

（2）點擊“開始”記錄數據.

（3）將兩個力傳感器相反方向拉，觀察加在力傳感器上的力的大小.

（4）盡量在兩個傳感器上加等大的力.一段時間后按停止按鈕結束測量.

（5）換另一位同學測量，再收集一組數據.

4實驗數據圖表示例

4.1實驗圖表示例

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.圖2與圖圖3是兩位同學分別測量后得到的不同圖像.

4.2實驗數據

專用軟件提供了智能工具，可以精確測量某一時刻相互作用力的大小，從實驗數據層面驗證兩個力的大小是否相等，得到如表1所示數據.

5結果討論

從實驗結果可以看出，在誤差允許的范圍內，運用PASCO傳感器較為精確地驗證了牛頓第三定律.并且，實驗過程所采集的數據直接被電腦讀取，實驗過程被清晰地記錄，更加直觀.endprint