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-QG-T-1500/5.8）滑块电脑通用计数器（MUJ-ⅡB）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：（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，全部砝码质量（包括砝码托）以及0m滑轮细线A门B门砝码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，连续做几次。如果滑块在导轨上静止不动，或稍有左右移动，则导轨是水平的；如滑块几次都向同一方向运动，表明导轨不平。仔细、认真调节水平螺钉，直到滑块在导轨任意位置上基本保持静止不动，或稍有左右移动。一般要在导轨上选取几个位置做这样的调节。（2）动态调平法：将气轨与计时器配合进行调平，仪器接通电源，仪器功能选择在“S2”挡上，两个光电门间距不小于30cm(可以取50cm)卡装在导轨上，导轨两端装上弹射器，滑块装上挡光片，给气轨通气让滑块以一定的速度从导轨的左端向右端滑行，先后通过两...
