用斜面小车验证牛顿第二定律的误差处理

江苏省海安双楼中等专业学校 丁孝华

做好用斜面小车验证牛顿第二定律的误差处理研究工作，有利于保持中职物理良好的教学状况，使得其教学工作开展能够达到预期效果，并加深学生对该知识点的理解。因此，中职物理教学过程中教师应给予用斜面小车验证牛顿第二定律的误差处理工作更多地关注，以便丰富其教学内容，实现对学生物理能力的科学培养。

一、实践中平衡运动系统的阻力分析

在平衡系统实践应用过程中，因偏平衡因素的存在，使得该系统受到了一定的影响，需要采用平衡方式对偏平衡因素进行科学处理，即平衡系统的运用实现了一个检测物理量对另一个物理量的抵消。因此，在开展牛顿第二定律验证工作时，需要对运动小车在斜面运动过程中产生的摩擦助力、纸带在打点计时器作用下所受到的摩擦阻力进行充分考虑，从而了解牛顿第二定律实验研究中其运动系统所受的阻力来源。同时，为了获得科学的牛顿第二定律实验结果，则需要注重平衡运动系统的阻力减少方法的合理使用。这些方法包括以下方面：

1.牵引法。在这种方法使用过程中，需要在实验台上放好斜面装置，并将打点计时器安装在指定位置，连接好纸带与小车，开展相应的分析工作。在此期间，绳子的两端应分别连接在砂桶与小车上，并将适量的细砂放于砂桶中，促使小车在斜面水平上处于匀速运动状态。此时，小车所受的摩擦阻力与线绳对小车的拉力是相同的。在确定小车所受摩擦阻力的过程中，因其摩擦阻力大小与小车质量的变化密切相关，需要实验操作人员注重实验中小车质量变化分析及牵引砂桶重量的调整，从而达到摩擦阻力平衡的目的。

2.倾斜斜面法。在这种方法使用过程中，只需做好打点计时器、斜面及纸带的设置工作，避免了使用牵引绳。实际操作中需要在打点计时器安装的位置出用木块垫高，进而通过对斜面倾斜角度的调整，使得小车能够处于匀速运动状态。在倾斜斜面法的支持下对小车所受的摩擦阻力进行分析时，应确定斜面方向上小车的下滑力，即该下滑力等于小车运动中所受的摩擦力与纸带所受摩擦力之和。同时，当小车质量发生变化时，实验操作人员需要根据实际情况对斜面倾角进行及时调整，从而达到小车运动中平衡阻力的目的。

3.综合分析法。在这种方法使用过程中，为了使小车在斜面上能够处于匀速运动状态，则需要在不带纸带的前提条件下，对斜面倾角进行有效调整。在此期间，小车运动过程中所受的摩擦力与其在斜面上的下滑力是相同的。当小车运动过程中的斜面倾角不变时，其摩擦力大小与小车质量变化密切相关。因此，需要实验操作人员在综合分析法的支持下，采取再次装上纸带的方式，借助牵引法的应用优势来实现摩擦阻力的平衡处理，从而得到理想的实验分析结果。

二、实践中研究对象的确定与合力的测定分析

用斜面小车验证牛顿第二定律的误差处理过程中。当平衡运动系统的阻力处理工作完成后，需要通过对不同研究对象的合理选择，完成相应的合力测定工作，从而提升牛顿第二定律的误差处理工作水平，应提升斜面小车验证方式的潜在应用价值。具体表现在以下方面：

1.注重重量替代法的合理使用。该方法支持下的研究工作开展，需要将小车视为研究对象，且在明确砂桶重量的前提条件下，代替牵引绳对小车的牵引力，从而获得所需实验分析结果。在此期间，需要将理想状态下的小车及车上砝码的总质量、砂桶的质量分别看作M、m，且实验中小车所受的拉力大小F为：

式（1）中，小车所受的拉力F（来自牵引绳）若被砂桶的重量M取代后，由于M=mg，与F大小并不相同，则会产生系统误差，且其大小为：

式（2）中的这种误差在验证牛顿第二定律过程中是客观存在的，无法消除。但是，这种误差可以减小，可采用这样获得措施：砂桶的质量要远小于小车的质量，即m＜M。因此，在基于重量替代法的实验分析工作开展中，为了减少实验误差，则需要使砂桶的质量远小于小车质量。

2.重视系统分析法的高效利用。这种分析方法使用中是将小车与砂桶看作了一个整体，且将其作为研究对象来进行研究的。该整体作为研究中所关注的运动系统，其质量M系等于砂桶质量m、小车与车上所加砝码质量M的总和。研究中运动系统所产生的加速力合力F系与砂桶的重量是相同的，即F系=mg，从而避免了系统误差产生。

在系统分析法运用过程中，若其质量保持不变，则系统变受力过程中需要注重小车和砂桶之间砝码的位置变化，同时，需要通过在小车上加减砝码，且砂桶质量保持不变的前提条件下，加强小车加速度与质量的关系分析。实践中采用小车上多放置砝码的方法，能够使其质量增加，从而减少误差，实现对牛顿第二定律的有效验证。

综上所述，在牛顿第二定律误差处理分析过程中，若能通过斜面小车使用进行验证，则有利于增强该物理定律的误差处理效果。因此，中职物理教师在自身的教学工作落实中选用有效的方法来验证牛顿第二定律的误差处理是否科学时，应重视斜面小车运用，从而优化中职物理教育教学方式。