劉茂軍　孫曉煦

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

關(guān)鍵詞：PASCO傳感器；力傳感器；牛頓第三定律

1實驗裝置改進(jìn)

牛頓第三運動定律研究的是物體之間相互制約聯(lián)系的機制，是高中物理“牛頓運動定律”一章的重要內(nèi)容，教材中借助DISLab數(shù)字化傳感器對牛頓第三定律進(jìn)行實驗設(shè)計與探究，以定量驗證作用力與反作用力之間的關(guān)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(jié)果，在測量出數(shù)據(jù)后，無法較為準(zhǔn)確地判斷.

筆者嘗試運用PASCO數(shù)字化傳感器對該實驗進(jìn)行改進(jìn)，運用“智能工具”使數(shù)據(jù)更有可信性.

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

（1）靈敏度高，運用智能軟件分析數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，實驗結(jié)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(xué)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(nèi)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(xì)繩，實物裝置如圖1所示.

3.2實驗步驟

（1）在記錄數(shù)據(jù)前，按力傳感器上的歸零按鈕清零.

（2）點擊“開始”記錄數(shù)據(jù).

（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(jié)束測量.

（5）換另一位同學(xué)測量，再收集一組數(shù)據(jù).

4實驗數(shù)據(jù)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(xiàn).圖2與圖圖3是兩位同學(xué)分別測量后得到的不同圖像.

4.2實驗數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)層面驗證兩個力的大小是否相等，得到如表1所示數(shù)據(jù).

5結(jié)果討論

從實驗結(jié)果可以看出，在誤差允許的范圍內(nèi)，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(shù)據(jù)直接被電腦讀取，實驗過程被清晰地記錄，更加直觀.endprint