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新疆师范大学2012届本科毕业论文（设计）
图3-3 用双车位移比较法验证“牛顿第二定律”的实验装置简图
3.1.3 基于PASCO平台的实验设计
此实验设计采取控制变量的方法，即先保证物体的质量不变，改变力的大小，验证加速度与力的关系，然后再保证力的大小不变，改变物体的质量，验证加速度与质量的关系。调节轨道平衡掉小车与轨道的摩擦力，作用在小车上的拉力即可认为是小车的合外力。
先将运动传感器接到科学工作室750型接口，打开软件“Data Studio”， 将轨道放置在水平桌面上，轨道一端放置在桌子边缘，将运动传感器安置在轨道的另一端，将运动传感器顶部的调节开关拨到“小车”位置，将小车放在轨道上，将安置有运动传感器的一端稍微调高一点，使小车能在轨道上做匀速直线运动即可（将小车放在稍高的一端，点击“启动”按钮，如果速度是一条平行于时间轴的直线，或者加速度与时间轴重合，则说明小车在轨道上做匀速直线运动）。将力传感器接到科学工作室750型接口上，用它测出小车的质量记为M。将滑轮固定在轨道稍低的一端，将细线一端绑在小车上，将砝码绑在细线的另一端，并记录下砝码的质量m跨过滑轮，调节滑轮的位置及高度使细线与轨道平行。用手将小车轻轻按在距轨道较高一端15厘米处，点击“启动”按钮，松开手使小车在砝码的拉力下沿轨道做匀加速直线运动，点击“停止”按钮，即可得到实验曲线。改变细线上砝码的质量，重复上述步骤，保持细线上砝码质量不变，在小车上放上砝码，并记录下小车总质量，改变小车上砝码的质量，重复上述步骤。由实验曲线可得数据表格，如表3-1。
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表3-1 基于PASCO平台的牛顿第二定律的实验数据表格
小车及小车上细线上砝码质量M（g） 拉力F（N）（F=Mg） 加速度a(m/s2) 砝码质量m(g） 500 500 500 700 900 1380
20 50 100 50 50 50
0.2 0.5 1.0 0.5 0.5 0.5
0.4 1.0 1.9 0.7 0.5 0.4
图3-4 m=500g，F=0.2N的加速度实验曲线
图3-5 m=500g，F=0.5N的加速度实验曲线
图3-6 m=500g，F=1N的加速度实验曲线
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图3-7 m=700g，F=0.5N的加速度实验曲线
图3-8 m=900g，F=0.5N的加速度实验曲线
图3-9 m=1380g，F=0.5N的加速度实验曲线
3.1.4 实验结论
由实验数据及数据分析可得加速度a与合外力F成正比，与质量m成反比。
3.2 动量守恒定律(等质量的非弹性碰撞)的实验设计
动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，研究动量守恒定律的实验也是一个非常重要而又有一定难度的演示实验和学生实验。
3.2.1实验目的
验证一维碰撞中的动量守恒。
3.2.2 传统的实验设计
常用的验证动量守恒定律的方法有以下四种：
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（1）用气垫导轨和光电计时器完成实验，实验装置如图3-10所示，图中A、B是光电计时器，此方法误差小且稳定，但是装置复杂，调整费时，数据处理繁；
图3-10用气垫导轨和光电计时器验证动量守恒的实验装置
（2）用斜槽和平抛运动完成实验，实验装置如图3-11所示，此方法可避免
速度的测量，但是斜槽装置不稳易滑动，不能确保入射小球从同一高度滚下及碰撞后两小球做平抛运动，用圆规找落点误差大，精度低，耗时长[7]；
图3-11用斜槽和平抛运动验证动量守恒的实验装置
（3）用光滑长木板及打点计时器完成实验，实验装置如图3-12所示，此方
法中打点计时器的操作和实验数据较为烦杂，工作量较大；
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图3-12用光滑长木板及打点计时器验证动量守恒的实验装置
（4）用单摆装置完成实验，实验装置如图3-13所示，此方法造成的系统误差比较大，因为在两个摆球碰撞难以保证两球实现严格意义上的对心碰撞，即正碰。
图3-13用单摆装置验证动量守恒的实验装置
3.2.3 基于PASCO平台的实验设计[8]
本实验以等质量的一维非弹性碰撞为例，两辆小车同向而行，后一小车追赶上前一小车发生碰撞并粘在一起以同一速度运动。
先将两个运动传感器连接到动力学轨道两端的插入式接口槽上，将两个传感器通过传感器接口与科学工作室750型接口装置相连，再将科学工作室750型接口装置与计算机USB接口连接，将一辆动力学小车的车轮放置在轨道线内，如果在无外力作用的情况下小车静止不动，则换到轨道上的另一端重新再测一次，若还是静止则完成轨道调平。
打开科学工作室的开关，再打开计算机上安装的Data Studio软件，连接两个运动传感器的通道，并设置好采样频率，在主界面调出速度-时间通道的曲线，就可以开始实验了。
按下Data Studio 软件界面左上角的启动键，把两辆小车都放在轨道的右端，并让小车末端的尼龙部分相对，这样两辆小车碰撞后会粘在一起，先轻轻推
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