初中物理创新实验惯性演示器———设计方案.pdf
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1、初中物理创新实验 惯性演示器 设计方案 一、概述 牛顿第一定律是物理学中非常重要的定律之一,它揭示了物 体的一个重要性质惯性,即一切物体在没有受到力的作用时,总 保持静止状态或匀速直线运动状态。该定律安排在人教版初中物理第 十二章第五节进行教学, 是研究运动和力的基础。 在人类社会生活和 生产实践中具有重要的指导作用。回顾物理学发展史, 从亚里斯多德 的物理学问世到现在已经有约二千三百年的历史,但是在牛顿第 一定律未发现的前二千年中,物理学发展一直举步维艰,原因是什 么?原因是人们受到了亚里斯多德提出的力是物体运动原因的错误 理论的束缚。 直到后来牛顿第一定律产生,人们对物理学的研究才仅 仅约
2、三百年的时间,就有了突飞猛进的发展,可见,这一定律有多么 的重要。但是,在对这一定律的教学中,人们又无法设计一个好的实 验来直接验证,因为在实际中找不到不受力的物体。在这里,我根据 牛顿第一定律, 以钢球为研究对象, 利用平衡力使小车连同所携带的 钢球产生近似匀速直线的运动,忽略空气对前进钢球的阻力,运用推 理的方法对物体这一重要性质“惯性”加以说明。此实验还有好 多方面有待完善,敬请各位同仁不吝赐教。 二、设计思路 该实验利用 “惯性定律一切物体在不受力时,总保持静止或 匀速直线运动。”进行设计。重点说明物体在不受力时保持其原来匀 速直线运动的情况。 实验时,让携带钢球的小车产生近似匀速直线
3、的 运动,当钢球脱离发射器后(如果忽略空气对它的阻力,在水平方向 上钢球不受其它力的作用) ,从高处落下,恰巧落在了保持匀速直线 运动小车的回收仓里。 这一事实说明, 原本做水平直线运动的钢球不 受力时,在其下落过程中始终保持在回收仓的正上方随小车一同继续 着原来水平方向的运动。 另外,顺便对教材第46页图 12.55 演示静止的装置做了一点 小小的改动,即把其中的弹片改为弹簧,使得成功率提高了一些。 三、 、基本结构 如图 1 所示,该仪器主要由跑道、跑道调节器、小车、立杆、小 车推动器、弹道平台、投弹器、钢球、钢球回收仓和钢球托片等构成。 图 1 四、主要用途及操作方法(见视频) 1、演示
4、惯性定律内容之一:静止的物体在不受力时保持静止。 教材第 46 页图 12.55 演示静止的装置中,利用金属弹片弹飞托片, 尽管成功率是比较高的,但是,还是比较难把握,有时出现连同钢球 弹飞的情况。该实验将金属弹片改为弹簧,使得成功率提高了一些。 如图 2 所示 操作时,实验者只需将托片放在立杆上,用左手捏住托片的一 角,然后将钢球放到托片上(托片上有一小孔) ,右手水平拉伸弹簧, 左手松开,此时托片飞出,钢球会落到立杆上。如图2 所示 图 2 2、演示惯性定律内容之二: 做匀速直线运动的物体在不受力时保 持原来的运动状态。(见图 3) 因为实际中不受 力的物体是不存在的, 所以,惯性定律不能
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