阿特伍德机实验 [不妨把“阿特伍德机”引入中学物理课堂]
时间：2018-12-25 03:31:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
上完山东科学出版社出版《物理1》（必修）P107“牛顿第二定律”后，一个学生问：“老师，教材通过探究加速度与力、质量的关系得出‘当物体的质量相同时，加速度与作用在物体上的合外力成正比即 = = =……或a∝F；当物体所受合外力相同时，加速度跟物体的质量成反比，即m a =m a =m a ……或a∝ ；最后得出，F=ma’的结论。但我们只是探究加速度与力、质量的关系，加速度是否会和其它的物理量有关，若跟其它物理有关，那公式F=ma就不成立。”笔者一时很难用理论跟学生清楚说明F=ma理论的正确性，笔者知道要清楚说明这个问题就必须用实验来探究。最后，笔者决定用英国剑桥大学物理教师阿特伍德设计的“阿特伍德机”（由滑轮与其它物体组成，如图1）来验证。在此把方法稍做介绍，供各同仁参考。
1.实验设计
1.1实验目的
验证牛顿第二定律
1.2实验器材
定滑轮重物重锤线秒表直尺天平
1.3实验原理
（1）加速度理论值计算
如图1，m 、m 连接在同一根绳子上，两物体具有相同的加速度，设绳子拉力为T，则：
可求得理论值：a= g
（2）加速度实际值计算
测量m 下落的高度以及下落的时间，再根据h= a′t 求出加速度的实际值，比较理论值a与真实值a′的大小关系。
1.4实验步骤
（1）选取m 、m 两物体，使得质量略大于（实验时可获得较小的加速度，实验易准测）。
（2）测量m 、m 的质量，并根据当地的重力加速度算出加速度理论值。
（3）安装实验装置（如图1），并记录A点的位置。
（4）将物体m 从A点静止开始释放，并开始计时。
（5）到B处时停止计时，得到物体下落时间t。
（6）测量AB距离得到物体下落高度h。
（7）根据h= a′t ，得到物体运动加速度的实际值。
（8）取不同的下落高度，重复（4）～（7）并完成表一。
（9）比较理论值a与a′真实值的大小关系。
2.实验特点
本实验采用“阿特伍德机”验证牛顿第二定律，实验时能获得较小的加速度，使实验数据更容易准确测量，实验也具有较强的可操作性。
3.实验意义
本实验能有效地解决教师教学时像笔者所遇到的困难，也能让学生通过亲手实验验证牛顿第二定律，同时引导学生发现问题、提出问题以及如何解决问题。其实，学生能够提出有探究价值的问题就足以说明他具有了这种能力，也说明他已经具备一定的科学素养。本实验对激发学生的探究欲望，强化学生的学习动机起到抛砖引玉作用，同时也让学生在探究中主动得到知识和体验，因此，我们不妨把“阿特伍德机”引入中学物理课堂。
注：
（1）实验时不妨在滑轮的O点处加点润滑油.
（2）实验过程中的B点可选择桌面.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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