用DIS對作用力反作用力的實驗探究

孫高飛

(江蘇省豐縣中學,江蘇 徐州 221700)

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用DIS對作用力反作用力的實驗探究

孫高飛

(江蘇省豐縣中學,江蘇 徐州 221700)

通過對傳統實驗與現代DIS實驗器材的對比，突出了現代科技的優越性，對學生學習科學文化的知識興趣有較好的激發.

DIS實驗；作用力；反作用力

實驗教學目標

1.熟悉力傳感器數據采集器與計算機結合的DIS實驗操作.

2.通過靜態下DIS實驗演示，知道作用力反作用力的大小、方向關系及變化的同時性.

3.通過不平衡態DIS實驗演示，知道牛頓第三定律中“總是”的含義，并能糾正一些生活中的錯誤認識.

實驗內容：

1.實驗名稱

《用力傳感器對作用力反作用力大小的實驗探究》

2.實驗器材、裝置

多組彈簧秤，力傳感器與計算機系統，物塊等

實驗教學思路 作用力反作用力始終大小相等方向相反，同時變化的這一知識點，學生往往會有錯誤的認識，這一知識點是教學的難點，學生往往會認為作用力先增大，反作用力后增大，認為作用力反作用力有先后；在大小的認識上對靜態的情況還是能接受的，但對動態情況(加速或減速)認識上就會出錯，比如說馬拉車加速往前跑，學生往往認為馬拉車的力大于車拉馬的力，之所以有這樣的認識是車加速跑了.所以設計這個實驗還是必要的.對于教學難點的突破是很有效果的，該實驗具有可操作性，易操作性，直觀性，趣味性等相結合.實驗的直觀性很有說服力，直接證明無論靜態還是不平衡態，作用力反作用力始終大小相等，同時變化；再結合物體的受力分析，說明車加速是因為馬拉車的力大于車所受到的阻力，是車受力不平衡所導致的車加速.這樣就突破了難點.該實驗是分組實驗與演示實驗相結合.

實驗教學過程

1.讓學生分組，看兩個彈簧秤的指針是否在零刻度，然后對拉兩個彈簧秤的示數大小關系，然后幾次改變拉力，看每次兩彈簧秤的示數大小關系，讓學生得出實驗結論.

(使用彈簧秤前先進行調零；拉伸彈簧秤時不能超過量程；將彈簧秤放在水平桌面上水平拉)

2.在一個彈簧秤的一端連接一個物塊，用手拉和其對拉的另一彈簧秤，在水平桌面上拉物塊加速或減速時過程中觀察兩彈簧秤的示數關系；讓學生在蹲起過程中用手拎著系統觀察兩彈簧秤的示數關系.

(學生在觀察動態時的彈簧秤，不容易觀察清示數，然后提問：作用力和反作用力是同時變化還是先后變化？設計的目的在于激發學生求知的欲望，為力傳感器、數據采集器及計算機的出場作鋪墊.提出問題：我們有沒有更直觀，更準確的方法呢？)

3.講解力傳感器、數據采集器及計算機的工作原理及注意事項，對力傳感器進行數據清零.

4.兩個傳感器對拉,拉力逐漸增大，然后逐漸減小，直到為零

5.將一個傳感器拉動另一個傳感器朝一個方向運動

6.將兩個傳感器的掛鉤更換為膠墊,然后將它們對壓

7.讓學生拎著系統蹲起

(由于力傳感器帶著數據線，在運動過程中有一定的限制，如果在電梯里做效果將會更好)

8.在電梯里放一張桌子，在桌子上放一鐵架臺，把兩力傳感器一端掛在橫梁上，對拉的另一傳感器的下端掛一物塊，連接采集器和計算機，讓電梯一樓升至七樓

(在這個過程中有加速、勻速、減速的三過程，由于不需移力動傳感器，就不會有數據線帶來的不變，最好在觀光電梯中進行，而且這個實驗也可為以后的超失重作鋪墊)

說明 1.該實驗是理解牛頓第三定律的關鍵實驗，如果用傳統實驗(兩個彈簧秤)來做，靜態的還是容易觀察的，但是對于非平衡態的彈簧秤的讀數不易觀察，力變化的同時性沒法驗證，但是我們先用傳統實驗使學生有一個初步的認識但又感覺到傳統實驗的局限性，為DIS實驗的效果作一個比對，更加突出了先進的實驗器材和實驗理念的優越性.DIS的優點非常突出可以記錄作用力反作用力變化的同時性，方向始終相反，大小始終相等等相關信息，用力時間圖像更為直觀明了的解決問題，所以直觀、明了是該實驗的第一亮點.

2.書本上提到了DIS實驗，但課本上對靜態的情況作了驗證，但對于動態的描述不多，而恰恰學生的難點出在此，該實驗從水平桌面上拉木塊，到蹲起過程的實驗步驟，較好的解決了非平衡態時作用力反作用力的大小關系等問題，所以解決非平衡態是該實驗的第二亮點.

3.在觀光電梯里做該實驗，我們可以從觀光電梯里的玻璃里看到外面的景物，從而可以知道電梯的運行情況.整個系統在觀光電梯里保持相對靜止，這樣就避免了數據線的干擾，另外在電梯中有加速有勻速有減速，三個過程很清晰，對于探究作用力反作用力在平衡態和非平衡態的運動中大小方向的關系，更具有普遍性和代表性，這是該實驗第三個亮點，我認為也是該實驗的最大亮點，具有創新性，而且在觀光電梯中更優化了實驗過程，使學生去分析生活中的一些自然現象從而更好的理解物理規律，也達到了從生活走進物理，從物理走進社會的新課標理念.

4.該實驗不僅解決了這一課的教學難點，也為接下來的超失重作了鋪墊，這是該實驗的第四亮點.

[1]戴鳳國.審視實驗復習誤區,突破電學實驗設計[J].物理教學探討,2010(13):102-103.

[2]石延革.新課改高中物理實驗教學策略探析[J].教育,2016(06)：293.

[責任編輯：閆久毅]

2017-05-01

孫高飛(1979-)男，江蘇豐縣人，本科，中學一級教師，主要從事高中物理教學研究.

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1008-0333(2017)18-0064-02