用DIS对作用力反作用力的实验探究

孙高飞

(江苏省丰县中学,江苏 徐州 221700)



用DIS对作用力反作用力的实验探究

孙高飞

(江苏省丰县中学,江苏 徐州 221700)

通过对传统实验与现代DIS实验器材的对比，突出了现代科技的优越性，对学生学习科学文化的知识兴趣有较好的激发.

DIS实验；作用力；反作用力

实验教学目标

1.熟悉力传感器数据采集器与计算机结合的DIS实验操作.

2.通过静态下DIS实验演示，知道作用力反作用力的大小、方向关系及变化的同时性.

3.通过不平衡态DIS实验演示，知道牛顿第三定律中“总是”的含义，并能纠正一些生活中的错误认识.

实验内容：

1.实验名称

《用力传感器对作用力反作用力大小的实验探究》

2.实验器材、装置

多组弹簧秤，力传感器与计算机系统，物块等

实验教学思路 作用力反作用力始终大小相等方向相反，同时变化的这一知识点，学生往往会有错误的认识，这一知识点是教学的难点，学生往往会认为作用力先增大，反作用力后增大，认为作用力反作用力有先后；在大小的认识上对静态的情况还是能接受的，但对动态情况(加速或减速)认识上就会出错，比如说马拉车加速往前跑，学生往往认为马拉车的力大于车拉马的力，之所以有这样的认识是车加速跑了.所以设计这个实验还是必要的.对于教学难点的突破是很有效果的，该实验具有可操作性，易操作性，直观性，趣味性等相结合.实验的直观性很有说服力，直接证明无论静态还是不平衡态，作用力反作用力始终大小相等，同时变化；再结合物体的受力分析，说明车加速是因为马拉车的力大于车所受到的阻力，是车受力不平衡所导致的车加速.这样就突破了难点.该实验是分组实验与演示实验相结合.

实验教学过程

1.让学生分组，看两个弹簧秤的指针是否在零刻度，然后对拉两个弹簧秤的示数大小关系，然后几次改变拉力，看每次两弹簧秤的示数大小关系，让学生得出实验结论.

(使用弹簧秤前先进行调零；拉伸弹簧秤时不能超过量程；将弹簧秤放在水平桌面上水平拉)

2.在一个弹簧秤的一端连接一个物块，用手拉和其对拉的另一弹簧秤，在水平桌面上拉物块加速或减速时过程中观察两弹簧秤的示数关系；让学生在蹲起过程中用手拎着系统观察两弹簧秤的示数关系.

(学生在观察动态时的弹簧秤，不容易观察清示数，然后提问：作用力和反作用力是同时变化还是先后变化？设计的目的在于激发学生求知的欲望，为力传感器、数据采集器及计算机的出场作铺垫.提出问题：我们有没有更直观，更准确的方法呢？)

3.讲解力传感器、数据采集器及计算机的工作原理及注意事项，对力传感器进行数据清零.

4.两个传感器对拉,拉力逐渐增大，然后逐渐减小，直到为零

5.将一个传感器拉动另一个传感器朝一个方向运动

6.将两个传感器的挂钩更换为胶垫,然后将它们对压

7.让学生拎着系统蹲起

(由于力传感器带着数据线，在运动过程中有一定的限制，如果在电梯里做效果将会更好)

8.在电梯里放一张桌子，在桌子上放一铁架台，把两力传感器一端挂在横梁上，对拉的另一传感器的下端挂一物块，连接采集器和计算机，让电梯一楼升至七楼

(在这个过程中有加速、匀速、减速的三过程，由于不需移力动传感器，就不会有数据线带来的不变，最好在观光电梯中进行，而且这个实验也可为以后的超失重作铺垫)

说明 1.该实验是理解牛顿第三定律的关键实验，如果用传统实验(两个弹簧秤)来做，静态的还是容易观察的，但是对于非平衡态的弹簧秤的读数不易观察，力变化的同时性没法验证，但是我们先用传统实验使学生有一个初步的认识但又感觉到传统实验的局限性，为DIS实验的效果作一个比对，更加突出了先进的实验器材和实验理念的优越性.DIS的优点非常突出可以记录作用力反作用力变化的同时性，方向始终相反，大小始终相等等相关信息，用力时间图像更为直观明了的解决问题，所以直观、明了是该实验的第一亮点.

2.书本上提到了DIS实验，但课本上对静态的情况作了验证，但对于动态的描述不多，而恰恰学生的难点出在此，该实验从水平桌面上拉木块，到蹲起过程的实验步骤，较好的解决了非平衡态时作用力反作用力的大小关系等问题，所以解决非平衡态是该实验的第二亮点.

3.在观光电梯里做该实验，我们可以从观光电梯里的玻璃里看到外面的景物，从而可以知道电梯的运行情况.整个系统在观光电梯里保持相对静止，这样就避免了数据线的干扰，另外在电梯中有加速有匀速有减速，三个过程很清晰，对于探究作用力反作用力在平衡态和非平衡态的运动中大小方向的关系，更具有普遍性和代表性，这是该实验第三个亮点，我认为也是该实验的最大亮点，具有创新性，而且在观光电梯中更优化了实验过程，使学生去分析生活中的一些自然现象从而更好的理解物理规律，也达到了从生活走进物理，从物理走进社会的新课标理念.

4.该实验不仅解决了这一课的教学难点，也为接下来的超失重作了铺垫，这是该实验的第四亮点.

[1]戴凤国.审视实验复习误区,突破电学实验设计[J].物理教学探讨,2010(13):102-103.

[2]石延革.新课改高中物理实验教学策略探析[J].教育,2016(06)：293.

[责任编辑：闫久毅]

2017-05-01

孙高飞(1979-)男，江苏丰县人，本科，中学一级教师，主要从事高中物理教学研究.

G632

B

1008-0333(2017)18-0064-02