浅析加速度与力、质量的关系实验的改进与创性

浅析加速度与力、质量的关系实验的改
进与创性
摘要：本文主要分析了速度与力、质量的关系，对现有的教学手段进行了简
单的介绍。

对传统的问题进行了分析，并指出了其存在的问题以及可以改进的方面。

针对一些问题，提出相关的改进与创性。

通过一些具体的研究来进行整个实
验的改进。

对于力和位移传感器的研究，使用轨道滑块儿和气垫。

通过不同方面
的阐述，对于加速度与力、质量的关系的实验进行了一些创造性的改进。

相信在
实际的使用当中也会能够更好的完成实验。

对于整个的实验改进有着巨大的贡献。

关键词：加速度；力；质量；改进；创性
引言：“速度与力、质量的关系实验”在整个物理学习的过程当中有着关键
的作用。

现在的教学还是存在着一些问题。

对实验的准确性把握不够。

具体来说
因为一些学校的设施过于老旧，就使得整个实验在控制变量方面不能够很好的把握，最终造成了整个实验不够准确。

加速与力、质量的关系的实验，在整个物理
的学习当中的地位不言而喻。

如果能够拥有一个良好的实验使得同学对于整个力、质量、加速度的关系有着充分的认识，必然会对后面的学习有着好的把握。

加速
度的学习，对整个物理学习都有着重要的意义，无论是后面的哪一章的学习当中，都会用到加速度这个概念。

而现实的情况是对于加速的实验还是不能够很好的进行。

1.
加速度与力、质量的关系实验的现状
学生在之前课堂当中已经掌握了质量是惯性的唯一决定因素后。

经过充分的
掌握后，学习这一段物理内容是不可避免的。

也是学习牛顿第二定律的一个必不
可少的环节，也是牛顿第二定律的实验的理论基础。

这个实验是一个探究型的实验。

因为探究型实验比验证型实验更难。

对于充分的学习第二定律“功与速度变
化关系的研究”的研究与实验非常重要，此外同时也要进行实验培训来提高学生
的对于实验的把握程度。

这是很重要的。

在本文的论述当中，一些材料、器具不
断得到改进。

比如倾斜整个轨迹，这样手推车可以在没有负载的情况下均匀移动。

这是一种克服摩擦的方法，但并不是那么容易。

而有一些课本采用的方法是通过
不断地调整赛道的坡度，这样车就不会在刚好在吊起重物的时候出现移动的现象。

然而，也存在着一定的问题，虽然它可以更好的工作，但是依然存在很大的
理论误差。

在理论情况下，滑动摩擦力大于最大静摩擦力，当小车刚刚下落时，
重力落在斜面上。

分力略大于最大静摩擦力，那么也大于滑动摩擦力。

此外，该
实验还与小车重力载荷的变化有关。

若要更改手推车负载，可以使用之前实验教
程中的挂钩码的方法。

在挂钩码中，不仅很难满足“手推车的质量远远大于物体
的重量”。

并且，物品只可以调整到很小的质量，不能有很多组的实验。

导致这
个实验的结果是一个存在误差的实验。

同时实验所需的测量数据也会比较多。

此外，在学习过程中，老师们发现没有学生在实验后再进行学习和探究。

直接对数
据进行处理，并对实验结果进行评价。

此外还有更多的问题。

正是由于上述的一
些问题，以下作者将对实验进行改进与创性。

1.
“探究加速度与力、质量的关系”实验改进的指导思路的简单探讨
“平衡摩擦法”在教材中使用的有关问题，主要是因为不能准确地确定水中
倾角和摩擦力之间的平衡。

平面的角度为60度。

因此，本人首先根据小车和钢
轨的相关理论进行计算。

轨道倾斜时的动摩擦系数以求摩擦力的平衡。

进一步求
出水平坡度60度的状态，以便学生可以进行角度的测量。

角度的计算可以在平
衡摩擦时精确地确定倾斜度。

此外，用重力和基本相同重量的钉子代替钩子来改
变小车上的载荷，不仅可以满足小车的质量，而且比质量要好得多。

另一个方面，“货物质量”条件和倾斜程度可以调整到更大范围。

通过上述的方法可以减少多
组实验中的随机误差，加强实验的准确度。

在计算的过程中，也可以使用相关的
数据处理软件可以让你更清楚的观察。

所以过程变得越来越简单，但是数字图像
越来越清晰，实验结果越清晰。

当然，它也可以帮助学生及时看到实验结果进而
改进实验。

“牛顿第二定律”是作为动力学基础的牛顿运动定律的基础，它深刻地揭示
了运动与动力关系的本质。

为了帮助学生更好地理解牛顿第二定律，学生在学习
中学习定量的思想是很重要的。

因此，有必要对加速度、力和质量之间的关系进
行实验研究。

至于《探索加速度、功率、质量三者之间的关系》实验，人民教育
出版社的物理必修一对《如何比较两辆小车的位移》和《如何进行纸带打点》两
个实验项目进行了详细的阐述与解释。

在这两种试验方案中，在研究小车加速度
和小车载荷之间的关系时都存在系统性误差。

毫无疑问，令人遗憾的是，高中物
理中如此重要的实验都是在不准确的情况下中进行的，而且存在系统误差。

为了
消除上述实验方案的系统误差，本人在教程中详细分析了实验方案产生系统误差
的原因，并提出了具体的改进措施。

如下图所示，一个例子是名为“单带打孔”
的试验装置。

程序的系统误差分析如下：
本例中显示的物理体积需要测量，例如手推车的总外部负载、手推车的质量、手推车的加速度等。

其中，手推车的质量和加速度容易测量，而手推车的合外力
在付出的努力却很难量化，大学和少数高中处于用力传感器准确读数的状态，但
只是仪器成本较高，不能广泛使用。

在用传统方法检查小车加速度与小车载荷之
间的关系时，在保持小车质量不变的情况下，通过改变重物和重物的质量来改变
手推车所受的总重力。

平衡小车摩擦后，绳子对小车的拉力就是小车受到的力，
但几乎总是没有很好地测量绳子的拉力。

当在程序中处理数据时，重物的总重力
被用作对绳子的拉力。

然而，在实践中，当重物松开时和小车一起加速运动，重物向下移动时，施
加在小车上的力显然不等于拉绳的力。

而不是拉绳子，也就是在处理数据时，很
明显，作为重量和驱动力的重量的总重力载荷是不正确的，并且这种误差随着重
量的增加而增加。

这是程序系统中的错误。

为了减少系统误差，最大限度地使手推车的总负载量与重物的总重力相匹配，教科书强调这样的条件：“砝码和砝码盘的总质量必须小于小车的质量。

”一方面，这种情况很难让学生理解。

另一方面，即使满足这一实验要求，实验的系统
误差仍然存在。

为了改进实验方案，消除系统误差，本人做了以下改进：改变实
验装置，选择和调整学习枕头的位置，并选择它作为小车的研究对象[2]，如下图
所示。

平衡运动(沿斜面，按重量，按重量)的重量和重量。

在这种情况下，重量
和重量重力之和等于绳索牵引力的值。

当拉出绳索、砝码和砝码盘时，每个壶铃
的重量和重量等于沿向下轨迹匀速运动时的总重力。

为了在每次添加或减少砝码
时在系统中实现新的平衡，需要相应地将垫子位置调整到左侧或右侧。

1.
改进与创性的具体研究
1.
力和位移传感器
按照实验连接装置、钩线和手推车。

发吗后面增加了一个力传感器。

发射器安装在手推车上，与手推车一起在轨道上运行。

传感器接收器固定在弹道末端。

摩擦力已经平衡。

1.
实验原理：
在这个版本中，使用传感器直接读取拉力F。

该装置可以使用x-T2来获得随时间变化的小车位移。

图像中的倾斜度显示a/2，这间接表示手推车的加速度。

更改车身质量，更改挂钩代码来改变拉力F以研究与手推车加速度的关系。

1.
记录和数据处理：
在一些实验过程中，根据实验数据在图像a和F中获得了几组实验数据。

图为手推车加速度表明a与产生的F成正比。

1.
利弊分析:
优势：在这个试点项目中,由位移传感器间接检测加速度，这样的一个科学的测量工具，可以得到准确可靠的数据。

力传感器捕获小车推力F的真实值。

使用重力绳索代替拉力。

在有条件的情况下，实验不需要测量钩码m的质量。

该传感器可以有效地消除系统误差[1]。

缺点：在F的情况下，不可能研究实验方案。

1.
使用轨道、滑块和气垫
上述试点具有共同特点，也就是万事万物都是指绳索上的两个物体，就是绳索上的小车。

在绳子伸展的影响下，做均匀加速的动作。

关键是进行实验性的改进和创新。

例如，气垫轨的一端放在卧式工作台上，另一端留在一边。

只有与导
轨平行的弹簧。

在顶部安装两个带有数字定时器的光电门。

带有倾斜气垫船导轨
的均匀和加速滑下。

1.
实验原理：
标尺是用来测量滑块M的质量的，只用一个弹簧就可以测量。

下降斜度游标
卡尺时的总滑块功率。

并且，计时器允许使用光电门和计时器直接确定。

利用控
制变量进行以下实验：调整升降台的高度，改变导轨的角度。

更改f的值，而不
更改质量m滑块。

使用滑块添加配重，同时调整升降台的高度。

不改变结果的f，改变滑块的质量m不改变滑块的质量。

更改参考线的角度。

从得到的图像显示了
手推车a的加速。

同时调整升降台的高度，以确保没有标记仅限弹簧的F值。

更
改相应的滑块的配重。

多次实验得到一组可靠的数据。

最后得出小车的加速度与
质量m成反比。

1.
利弊分析：
优点：在本实验中，仅用弹簧测量的滑块的重力分量显示沿坡度的结果，没
有系统误差。

特别是数字计时器直接测量滑块运动的加速度。

这个实验使研究a
和F成为可能。

此外，这个实验也很好的改变钢轨角度以改变协同效应F并增加
角度。

质量好，使用方便，操作方便。

缺点：滑块质量，纸带宽度必须测量。

滑块的重力除以倾斜平面。

测量这些
物理量，可能造成随机读取错误。

1.
结束语
实验后改进的操作变得更准确，实验产生的误差比较小。

比较能帮助学生理
解它。

实验的准确性提高。

参考文献
1.
李敏,马瑞.“探究加速度与力、质量的关系”实验的改进[J].中学物理教学参考,2021,50(11):62-63.
2.
关健波.以探究加速度与力、质量关系的实验改进为例谈力学实验的创新[J].高中数理化,2020(03):51-52.。