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传感器实验

【实验内容】

一、牛顿第三定律

实验方法：

1.打开计算机中的朗威DISLab软件；

2.将两只力传感器接入数据采集器；

3.启动“组合图线”功能，点击“增加”，增加图线“时间-力1”与“时间-力2”；

4.两只手各持一只力传感器，让两传感器的测钩互相钩住，两手用力拉或压，得两条“力-

时间”组合显示图线；

5.选中其中一条图线，设为“镜像显示”，以区分力的方向，继续实验，得到两条“力-时间”

组合显示图线；

6.点击“停止”，将采集频率设置为“500”。让两只力传感器的测钩正对，相互敲击，得到

镜像模式下的敲击图线。

实验现象：

1.通常显示模式下的组合波形如图1所示，两条曲线完全重合。

图1通常显示模式下的组合波形

2.将一条图线设置为镜像模式后的组合显示图线如图2所示，发现两条“力-时间”曲线关

于以X轴对称。

图2将一条图线设置为镜像模式

3.镜像模式下的敲击图线如图3所示，发现两条图线关于X轴对称。

图3镜像模式下的敲击图线

实验分析：根据图1“通常显示模式下的组合波形”，可知两图线完全重合，因此两个力传

感器相互作用的力大小完全相同；根据图2“将一条图线设置为镜像模式”和图3“镜像模

式下的敲击图线”，可知两条“力-时间”图线关于X轴对称，发现无论是持久的相互作用力，

还是瞬间短暂的相互作用力，两个相互作用力的大小相同方向相反。该实验的结果与牛顿第

三定律的表述：“当两个物体互相作用时，彼此施加于对方的力，其大小相等、方向相反”

完全相符，验证了牛顿第三定律。

二、超重与失重

实验方法：

1.将力传感器接入数据采集器，选择“示波”显示方式；

2.握住传感器的手柄，使其测钩竖直向下，点击“调零”；

3.将重物悬挂在力传感器测钩上，手持悬挂有重物的力传感器，沿垂直于地面的方向加速

升降，观察波形变化；

4.点击“停止”，回放“F-t”图线；

5.改变重物上升、下降的加速度或重物的质量，重复实验。

实验现象：

1.重物失重与超重的图像如图4所示，已知重物约为3.86N，观察图中力与时间曲线，发

现力会增大到7N左右，也会减小到-3N左右，不但力的大小发生变化，方向也发生变

化。当力大于3.86N时表现为超重现象，当力小于3.86N时表现为失重现象。

图4超重失重图像

2.使重物升降的加速度变大，得到图5所示的超重失重图像。观察图像发现力的最大值为

8.5N左右，力的最小值为-2N，力的大小在-2N到8.5N之间重复变化，力不仅有大小变

化，还有方向变化。当力大于3.86N时表现为超重现象，当力小于3.86N时表现为失重

现象。

图5改变加速度的失重与超重图像

3.换一个质量小的重物，重约1.3N,得到图6所示的超重失重图像，观察图像发现力的最

大值为2N左右，力的最小值为-0.5N，力的大小在-,0.5N到2N之间重复变化，力不仅

有大小变化，还有方向变化。当力大于1.3N时表现为超重现象，当力小于1.3N时表现

为失重现象。

图6重物质量变轻的超重与失重图像

实验分析：

1.观察图1，曲线中力由3.86N逐渐变为最大，在此过程中重物做加速度变大的加速上升

运动，加速度方向向上；接着力由最大恢复到3.86N，在此过程中重物做加速度变小的

加速上升运动，加速度方向向上；然后力变小为负值直至最小，此过程中加速度方向向

下，重物先做加速度变大的减速上升运动，当速度减为0后，做加速度变大的加速下降

运动；然后力又变大恢复到3.86N，在此过程中加速度方向向下，重物做加速度变小的

加速下降运动；最后力由3.86N逐渐变为最大，在此过程中加速度方向向上，重物做加

速度变大的减速下降运动，当速度减为0后，做加速度变大的加速