大学物理实验教案5-牛顿第二定律的验证(DOC).doc
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1、(word完整版)大学物理实验教案5-牛顿第二定律的验证(DOC)大学物理实验教案 实验名称牛顿第二定律的验证教学时数2学时教学目的和要求1熟悉气垫导轨的构造,掌握正确的使用方法。2熟悉光电计时系统的工作原理,学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。3学会测量物体的速度和加速度。4学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。教学重点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。2、速度和加速度的测量方法。3、验证牛顿第二定律。教学难点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。2、速度和加速度的测量方法。教学内容1、光电计时系统的工作原理和使用方法2、气垫导轨的检查和调平法(静态调平法和动态调平法)3、测量粘性阻尼
2、系数4、测量加不同砝码时的加速度5、验证牛顿第二定律教学方法先讲授,然后实际演示操作要点。教学手段学生操作,随堂检查操作情况。根据学生的操作情况将容易犯错的问题做重点提示,学生可以根据操作中遇到的具体问题个别提问。时间分配讲授30分钟,学生操作70分钟.板书设计实验目的、测量关系式、数据记录表格.主要参考资料1、杨述武等,普通物理实验(第四版)M. 北京:高等教育出版社,2007。2、郑庚兴,大学物理实验M。 上海:上海科学技术文献出版社,2004。3、黄水平,大学物理实验M。 北京:机械工业出版社,2012.4、徐扬子,丁益民,大学物理实验M. 北京:科学出版社,2006.5、李蓉,基础物理
3、实验教程M. 北京:北京师范大学出版社,2008。实验名称:牛顿第二定律的验证实验目的:1熟悉气垫导轨的构造,掌握正确的使用方法.2熟悉光电计时系统的工作原理,学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。3学会测量物体的速度和加速度。4学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。实验仪器:气垫导轨(L-QGT1500/5。8) 滑块电脑通用计数器(MUJB) 电子天平游标卡尺 气源砝码实验原理:力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响.气垫导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置,它使物体在气垫上运动,避免物体与导轨表面的直接接触,从而消除运动物体与导轨表面的摩擦,让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气
4、垫导轨可以进行许多力学实验,如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。根据牛顿第二定律,对于一定质量的物体,其所受的合外力和物体所获得的加速度之间存在如下关系: (1)此实验就是测量在不同的作用下,运动系统的加速度,检验二者之间是否符合上述关系。在调平导轨的基础上,测出阻尼系数后,如下图所示,将细线的一端结在滑块上,另一端绕过滑轮挂上砝码。此时运动系统(将滑块、滑轮和砝码作为运动系统)所受到的合外力为:滑轮细线A门B门砝码 (2)式中平均速度(单位用)与粘性阻尼常量之积为滑块与导轨间的粘性阻力,为滑轮的摩擦阻力,暂时不考虑这项。在此方法中运动系统的质量,应是滑块质量,
5、全部砝码质量(包括砝码托)以及滑轮转动惯量的换算质量(为滑轮转动惯量,为轮的半径)之和,即: (3)其中由实验室提供。另外在实验中应将未挂在线上的砝码放在滑块上,保持运动系统质量一定。3用测量的与验证式(1)时,应检验:(1) 与之间是否存在线性关系?当、的测量组数,关联系数时,就可认为、间存在线性关系。(2) 如果与间存在的线性关系,斜率和运动系统质量在测量误差范围内是否相等?只有对上述检验得出肯定答复时,才可认为对式(1)的关系在实验条件下是肯定的.实验内容1. 调平气垫导轨 (1)静态调平法:导轨接通气源,滑块放在导轨某处,用手轻轻地把滑块压在导轨上,再轻轻地放开,观察滑块的运动状态,连
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