运用PASCO数字化传感器定量研究牛顿第三定律实验

刘茂军　孙晓煦

摘要：牛顿第三定律是高中物理的重要内容，传统的实验器材无法准确地定量探究实验.本实验运用PASCO数字化传感器演示作用力与反作用力的大小和方向，并进一步验证二者之间的相互关系.

关键词：PASCO传感器；力传感器；牛顿第三定律

1实验装置改进

牛顿第三运动定律研究的是物体之间相互制约联系的机制，是高中物理“牛顿运动定律”一章的重要内容，教材中借助DISLab数字化传感器对牛顿第三定律进行实验设计与探究，以定量验证作用力与反作用力之间的关系.但人教版教材中所用的实验装置灵敏度较低，影响实验结果，在测量出数据后，无法较为准確地判断.

笔者尝试运用PASCO数字化传感器对该实验进行改进，运用“智能工具”使数据更有可信性.

与人教版教材中的实验相比，利用PASCO数字化传感器设计后的改进实验有以下优点：

（1）灵敏度高，运用智能软件分析数据，使数据更为准确，实验结果精确验证牛顿第三定律.

（2）图像清晰，便于观察、对比，通过电脑读取实验图象更有利于学生理解牛顿第三定律原理.

2实验原理

两物体发生相互作用时，他们之间的作用力分别作用在这两个物体上，大小相等，方向相反，并在同一直线上.

3实验内容与步骤

3.1组装

（1）把PASCO接口连到计算机上，接通电源，把两个传感器分别接到两个接口上.

（2）将挂钩系在传感器上，在传感器的挂钩上系20cm长的一段细绳，实物装置如图1所示.

3.2实验步骤

（1）在记录数据前，按力传感器上的归零按钮清零.

（2）点击“开始”记录数据.

（3）将两个力传感器相反方向拉，观察加在力传感器上的力的大小.

（4）尽量在两个传感器上加等大的力.一段时间后按停止按钮结束测量.

（5）换另一位同学测量，再收集一组数据.

4实验数据图表示例

4.1实验图表示例

从图象中可以看出相互作用力的大小相等、方向相反的规律得以清晰展现.图2与图图3是两位同学分别测量后得到的不同图像.

4.2实验数据

专用软件提供了智能工具，可以精确测量某一时刻相互作用力的大小，从实验数据层面验证两个力的大小是否相等，得到如表1所示数据.

5结果讨论

从实验结果可以看出，在误差允许的范围内，运用PASCO传感器较为精确地验证了牛顿第三定律.并且，实验过程所采集的数据直接被电脑读取，实验过程被清晰地记录，更加直观.endprint