验证牛顿第二定律参考实验报告

实验四、验证牛顿第二定律实验实验数据的处理已知牛顿第二定律：F=ma，为了验证该定律，我组采取了以下两种方式（已知福州地区重力加速度g=9.792N/ s-2)：1、当物体系的总质量M一定时，验证外力F与加速度a成正比。

数据如下表所示（其中a计算值=F/(M+m)=mg/(M+m)）：2、当物体系所受外力F一定时，验证物体系的质量M与加速度a成反比。

数据如下表所示（其中a计算值=F/(M+m)=mg/(M+m)）:综上所述，该实验验证了牛顿第二定律，F=ma：当物体系质量m一定时，外力F与物体加速度a成正比；当物体系所受外力F一定时，物体系质量m与物体加速度a成反比。

实验思考与报告1、请谈谈验证牛顿第二定律实验的难点有哪些？答：(a)调整气垫导轨的水平；(b)拉力值的测量方法，且拉力与重力的区别；(c)气垫导轨的摩擦力怎么抵消；(d)当物体系的总质量M一定时，这个M的值最好为多大等。

2、如何指导学生做好验证牛顿第二定律。

答：首先，要让学生做好复习工作，了解实验器材及其注意事项、实验所设计的原理（即牛顿第二定律）；其次，要锻炼学生的自主实验能力，要让学生通过团队合作，与伙伴讨论并设计来完成实验；最后，指导学生利用所得数据验证实验结果，并让学生自行完成实验报告。

3、设计一节探究牛顿第二定律的教案一、实验目的：1、使学生理解并掌握牛顿第二定律的内容并知道其确切含义。

2、让学生对加速度这一物理量有更进一步的认识，认识加速度的矢量性，认识加速度与合外力间的瞬时对应关系。

3、通过实验，提高学生的实验设计、实验操作技能，培养学生观察、分析、归纳、总结的能力。

4、利用“牛顿第二定律”解释实际生活中的相关物理现象。

二、实验仪器：多媒体、CAI软件、实验器材（细线、天平、砝码、弹簧秤、小车、夹子、钩码、刻度尺等）三、实验内容1、重难点：利用控制变量法，通过实验探究，建立“牛顿第二定律”。

2、教法与学法：教师引导，学生探究，以实验为主的探究式教学方法；学生分组进行实验，并各自对实验记录分析讨论得出各个小组的结论，最后全班同学进行比较性的探讨性的总结。

牛顿第二定律的验证一、实验目的： 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．4.探究力，质量和加速度的关系。

研究方法：控制变量法：⑴保持m一定时，改变物体受力F测出加速度a，用图像法研究a与F关系⑵保持F一定时，改变物体质量m测出加速度a，用图像法研究a与m关系（1）用极限思想介绍瞬时速度是可行的。

教材在定义了平均速度后进一步指出“为了使运动的描述精确些，可以把Δt取得小一些，运动快慢的差异也就小一些；Δt越小，描述越精确；想像Δt非常小，可以认为表示物体的瞬时速度。

实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．实验原理：平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂砝码盘，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔，将轨道倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。

此时轻推小车，小车能够匀速下滑，这就说明此时物体合外力为0，实验中小车受到的合外力就是绳子的拉力了。

由于=，所以整个实验平衡了摩擦力后，改变小车的质量不需要重新平衡摩擦力.物理量的测量：（1）小车质量的测量：天平（2）合外力的测量：①绳子的拉力不等于砝码盘及砝码的重力：砝码盘及砝码的总质量远小于小车的总质量时，可近似认为绳子的拉力等于沙和小桶的重力。

实验条件：m≫m′.选小车(M)、砝码盘及盘内的砝码(m)为研究对象，则mg＝(M＋m)a①选砝码桶及桶内的砝码为研究对象则mg－FT＝ma②联立①②得：FT＝mg－m2g M＋m要使FT＝mg 需要m2gM＋m―→0即M≫m(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．注意事项实验过程中：①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸圆片下穿过。

将计时器接入50 Hz交流电源，从交流4 V开始，观察振动片振动情况，若振动片振幅较小，再升高电压至6 V。

牛顿第二定律的验证【实验目的】1. 熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的调整方法。

2. 熟悉用光电测量系统测量短时间的方法。

3. 验证牛顿第二定律。

【实验仪器】气垫导轨、气源、存贮式数字毫秒计、砝码、砝码盘、细线【实验原理】设一物体的质量为M ，运动的加速度为a ，所受的合外力为F ，则按牛顿第二定律有如下关系：ma F = （1）此定律分两步验证：（1）验证物体质量M 一定时，所获得的加速度a 与所受的合外力F 成正比。

（2）验证物体所受合外力F 一定时，物体运动的质量M 与加速度a 成反比。

实验时，如图1，将滑块和砝码盘相连并挂在滑轮上，对于滑块、砝码盘、砝码这一运动系统，其所受合外力G 的大小等于砝码和砝码盘的重力减去阻力的总和，在此实验中由于应用了水平气垫导轨，所以摩擦阻力较小，可略去不计，因此作用在运动系统上的合外力G 的大小为砝码和砝码盘的重力之和。

图1 验证牛顿第二定律系统因此按牛顿第二定律：a m n n m m Ma g m n m G ])([)(22110220+++==+= （2）其中砝码盘的质量为m 0，加在砝码盘中砝码的质量为n 2m 2（每个砝码的质量为m 2，共加了n 2个），滑块的质量为m 1，加在滑块上砝码的质量为n 1m 2（共加了n 1个）。

则运动系统的总质量M 为上述各部分质量之和。

从(2)式看，由于各部分质量均可精确测量，因此只需精确测量出加速度a 即可验证牛顿第二定律。

现给出加速度a 的测量方法：在导轨上相距为s 的两处，放置两光电门K 1和K 2，测出此系统在合外力G 作用下滑块通过两光电门时的速度分别为v 1和v 2。

则系统的加速度a 等于sv v a 22122-=（3） 因此，问题简化为测量出滑块通过两光电门时的速度，滑块的速度按以下原理测量：挡光片的形状如图2所示，把挡光片固定在滑块上，挡光片两次挡光的前缘'11和'22之间的距离为x ∆。

中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告学习中心：提交时间：2014 年 6 月 2 日汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。

2.练习测量速度。

计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。

3.练习测量加速度计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。

4.验证牛顿第二定律（1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。

用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。

再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。

（2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。

计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。

在砝码盘上放一个砝码（即g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。

再将四个配重块(每个配重块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。

【数据处理】1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下：由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。

上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对误差：%2.4165165172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。

2、由数据记录表4，可得a 与M 的关系如下：由上图可以看出，a 与1/M 成线性关系，且直线近似过原点。

直线的斜率表示合外力，由上图可得：F=9342gcm/s 2,实际合外力F=10克力=10g*980cm/s 2=9800gcm/s 2，相对误差：%7.4980093429800=-可以认为，合外力不变时，在误差范围内加速度与质量成反比。

验证牛顿第二定律 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】实验4：验证牛顿第二定律一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律。

2．探究加速度与力、质量的关系。

3．掌握灵活运用图象处理问题的方法。

二、实验原理控制变量法：在所研究的问题中，有两个以上的参量在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究其中两个量之间的变化关系的方法，这也是物理学中研究问题时经常采用的方法。

本实验中，研究的参量为F、M和a，可以控制参量M一定，研究a与F的关系，也可控制参量F一定，研究a与M的关系。

三、实验器材电磁打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、低压交流电源、天平、砝码、刻度尺、导线。

四、实验步骤1．用天平测量小盘的质量m和小车的质量M。

2．把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。

3．平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动。

这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡。

在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小。

4．把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。

5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次。

6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。

7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6。

五、实验数据的处理方法——图象法、化曲为直的方法1．探究加速度与力的关系以加速度a为纵坐标，以F为横坐标，根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a与F是否成正比。

实验5 验证牛顿第二定律一、实验目的1. 了解气垫技术和光电计时技术技术原理，掌握气垫导轨和计时计测速仪的使用方法。

2. 测量滑块加速度，验证牛顿第二定律。

二、实验仪器汽垫导轨及附件、MUJ-5B 型计时计数测速仪、电子天平三、实验原理1、速度测量宽度为Δs 的挡光片（如图1）垂直装在滑块上，随滑块在气垫导轨上运动，挡光片通过光电门时，测速仪测出挡光时间Δt ，则瞬时速度：ts dt ds t s v t ∆∆≈=∆∆=→∆lim（1） 式中Δs 根据实际宽度设置好，速度由测速仪自动计算并显示。

2、加速度测量挡光片随滑块通过光电门1和2，测出挡光片经过两个光电门的挡光时间1t ∆、1t ∆及从门1运动到门2的运动时间t ，测速仪自动按（2）式计算并显示加速度a 。

⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆∆=-=1212t 1t 1t s t v v a （2） 3、牛顿第二定律验证方法在右图由1m 、2m 构成的系统中，在阻力忽略不计时，有：a m m g m )(212+=。

令g m F 2=，21m m M +=，则有Ma F =。

保持M 不变，改变F ，测a ，可验证a 与F 的关系；F 不变，改变M ，测a ，可验证a与M 的关系。

四、实验内容与步骤1.气垫导轨的水平调节分静态调平法或动态调平法。

采用静态调平法：接通气源后，将滑块在气垫导轨中间静止释放，观察滑块运动，根据运动方向判断并调节导轨调平螺钉，反复进行，使滑块静止释放后保持不动或稍微左右摆动。

2.练习测量速度和加速度。

3.验证牛顿第二定律（1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。

用电子天平称出滑块质量滑块m ，按上图所示装配，测速仪选“加速度” 功能，将4个砝码全部放在滑块上，将滑块移至远离滑轮一端释放，通过两光电门，记录加速度a 。

重复测量4次。

再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。

（2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。

验证牛顿第二定律实验实验四：验证牛顿第二定律牛顿运动定律一、【实验目的】——定量分析a、F合、m的关系。

二、【实验原理】研究方法：控制变量法B．F一定时，a与m的定量关系A．m一定时，a与F的定量关系◆．实验设计:——参考方案一：用打点计时器探究小车：研究对象，可用天平称其质量M.打点计时器：测量小车运动过程中的加速度a.砝码盘和砝码：重力mg提供拉力合力F=?GFNFf平衡摩擦力：GG1FNfG1平衡摩擦力f。

当M≥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg.三、【实验器材】——打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的轨道，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺．四、【实验步骤】1．用天平测出小车、砝码的质量M和小盘与砝码的总质量m，把数据记录下来．2．安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整轨道的倾斜程度，平衡摩擦力。

【实验步骤】3．控制小车质量不变，用细线将小盘与小车相连（小盘质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。

4．改变小盘内砝码个数，多测几组数据。

算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格（一）中。

5．保持小盘内砝码个数不变，改变小车质量，再测几组数据。

并将对应的质量和加速度的值，填入表格（二）中。

五、【数据处理】1．实验数据的记录处理：m一定，a与F关系实验次数F(N)a(m/s2)123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5如何更直观地处理数据？结论：m一定时，a∝F【数据处理】2．实验数据的记录处理：F一定，a与m的关系次数m/kga/m·s-210.4000.86120.5000.69230.7500.47041.0000.35251.2000.2901/mkg-12.502.001.331.000.83m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1结论：F一定时，a∝1/m六、【注意事项】1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小车受到的拉力才可视为等于小盘和砝码的总重力．3．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．【注意事项】4．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．5．作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．七、【误差来源】1．测量误差：（1）质量的测量．（2）打点间隔距离的测量．2．操作误差：（1）拉线或纸带不与木板平行．（2）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准．3．原理误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差.实验误差分析（1）【练3—1】在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图（1）所示，有两位同学通过测量作出a－F图象，如下图（2）所示甲、乙中的A、B图线．试分析：（2）①．A图线不通过坐标原点的原因是______________________________________；A图线上部弯曲的原因是________________________________。

验证牛顿第二定律参考实验报告
1、实验注意：
（1）实验中始终要求砂桶和砂的总质量远小于小车和砝码的总质量，前者的总质量最好不要超过后者总质量的1/10。

只有这样，砂和砂桶的总质量才能视为小车的拉力。

（2）实际上，小车和木板间是有摩擦力的，而且这个力通常是不能忽略的，因此实验时需把木板垫高其右端，让小车重力的下滑分力与小车所受的摩擦力平衡。

平衡摩擦力时不要挂小桶，但应连着纸带且接通电源。

用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点间距基本均匀，就表明小车受到的阻力与小车重力下滑分力平衡。

2、实验结果分析：
本实验所画出的图线可能会出现如图所示的几种情况。

造成甲图的原因是木板倾角过大，在未加拉力时小车已做加速运动，造成乙图结果的原因与前者恰好相反。

造成丙图及丁图的原因是m与M相差不够悬殊，未能满足mM这一实验条件。

实验：验证牛顿第二定律一、实验原理1．如下图装置，保持小车质量M 不变，改变小桶内砂的质量m ，从而改变细线对小车的牵引力F 〔当．．m ．<<．．M ．时，．．F=mg ．．．．近似成立〕．．．．．，用打点计时器测出小车的对应加速度a ,由多组a 、F 数据作出加速度和力的关系a — F 图线，验证加速度是否与外力成正比。

2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码, 改变小车的质量M ，测出小车的对应加速度a , 由多组a 、M 数据作出加速度和质量倒数的关系ma 1-图线, 验证加速度是否与质量成反比。

▲平衡摩擦力．．．．．的原理：〔在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，使长木板倾斜，便用重力的分力来平衡摩擦力。

〕 对小车受力分析，小车受到G 、N 和摩擦力f 三力作用，处于平衡状态时，fG x =，y G N=。

故当木板倾斜一定角度时，可以用重力的分力x G 来平衡摩擦力。

故验证牛二时，小车受到的拉力F 即为小车的合力。

二、实验器材小车，砝码，小桶，砂, 细线，附有定滑轮的长木板,垫块，电火花打点计时器，220V 交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平及砝码，米尺。

三、实验步骤1．用调整好的天平测出小车和小桶的质量M 和m ，把数据记录下来。

2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3．平衡摩擦力．．．．．：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至轻轻推一推小车，小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态〔可以从纸带上打的点是否均匀来判断〕。

4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。

把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。

5．保持小车的质量不变，改变砂的质量〔要用天平称量〕，按步骤4再做5次实验。

牛顿第二定理的验证实验报告
证明牛顿第二定理的验证实验报告
古典力学大师牛顿于1687年提出了牛顿第二定律：物体质量越大，其受力后受到的加速度越大。

但由于拉力仪的精度太低，在古典时代很难观测到小物体的移动，如实验两个物体的重量差异很小时，牛顿的第二定律的验证集中于理论推理，故需要一个更加精准、准确的实验来进行充分的验证。

为了证明牛顿第二定律，本实验采用”圆筒”实验设备。

圆筒有一个微小的斜坡构成，上方固定装有衡量重力和移动速度的拉力计，两端做成封闭的状态，底部放有一个滑行滑块，滑块上可以放置拆卸式铁块，从而让它重量不同。

原理是：滑块上放置一定重量的铁块，使游动紧贴斜坡表，放入力场内形成等式的未知变量，即铁块的受力(杆棒）和重力。

加速时，斜坡受到即重力和受力的作用后，会产生相应的加速度。

实验方法是：将滑行滑块放在斜坡上，然后在滑块上放置一定的铁块，重量不同，在拉力计上调节一定的受力，形成物体受到受力和重力的状态，开始测试，记录滑块移动的速度和移动的距离，从而计算出加速度，证明牛顿第二定律。

本实验先后进行了三次重复尝试，记录下铁块重量的变化以及受力的变化，以便于测量加速度，采用了三个不同密度的铁块，受力范围在１N-2N，实验过程中确保受力和重量在相同的条件下，记录滑块移动的距离及移动的速度，并计算各加速度。

结果如图1所示：
经过实验，我们发现拉力计上受力越大，所得加速度越大；受力越小，所得加速度越小，而重量密度个别变化范围内，加速度差异小。

从实验结果来看，我们可以得出：当受力和重量都固定时，随着受力的变化，滑块将会变化，这也从侧面支持了牛顿第二定律：物体受力越大，其受力后受到的加速度越大。

实验 验证牛顿第二定律一、必记内容：1.实验目的：（1）保持小车质量不变,研究a 与F 的关系（2）保持拉力不变,研究a 与m 的关系2.实验原理及实验装置：用细线将小车（质量记为M ）和砂桶（内装有细砂,总质量为m ）连接起来,构成一个系统.当系统做加速运动时,有:a =mg/(M+m)绳对车的拉力T=Ma=Mmg/(M+m)= M m mg +1,当M 〉〉m 时,T ≈m g.故可通过改变砂桶中细砂的质量来改变拉力的大小,从而验证加速度与拉力的关系；在小车上添加砝码来改变小车的质量,从而验证加速度与质量的关系.3.实验步骤：（1）通过调节木板的倾斜程度,用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力. 此时不挂砂桶,但应把纸带在打点计时器的限位孔中穿好.（2）保持小车的质量不变,改变砂桶中细砂的质量,测出相应的加速度,验证当M 一定时,a 与F 与关系.（3）保持外力(即砂桶中细砂的质量)不变,在小车上加砝码,测出相应的加速度,验证当作用力一定时,a 与M 的关系.4.数据记录及处理（1）实验中要测定小桶和细砂的总质量m,小车及砝码的总质量M.（2）要在纸带测出小车的位移.（3）用逐差法处理数据.（4）用图象法处理数据.通过实验所测得的数据,画出a —F 图、a —1/M 图.正确的实验图线应如图1、2所示.误差分析：（1）未满足M 〉〉m 这一条件时,会得到图3所示图线.（2）未平衡摩擦力,会得到图4中2所示图线.平衡摩擦力过甚,会得到图4中1所示图线.二、典型习题1.一辆小车放在水平桌面上,现在用两种方式使小车向右作加速运动.第一种情况,对小车加上水平向右大小为10N 的拉力（见图5）；第二种情况,通过定滑轮挂上10N 的重物（见图6）.试问：(1)两车的加速度大小是否相同.(2)试比较两种情况下加速度的大小关系.N10=N 图5 图62 2.在探究加速度与力、质量的关系得实验中,得到以下（见图7）三个实验图线a 、b 、c ,描述加速度与质量关系的图线是 ；加速度与力的关系图线是 ； 图线是描述加速度与质量的倒数关系.3.验证牛顿第二定律的实验如下：（1）在探究物体的加速度与力．．．．．的关系时,应保持 不变,分别改变施加在物体上的水平拉力F,测出相对应的加速度a.（2）在探究物体的加速度与物体质量．．．．．．．．的关系时,应保持 不变,分别改变物体的质量m,测出相对应的加速度a.（3）为了更直观地反映物体的加速度a 与物体质量m 的关系,往往用二者的关系图像表示出来,该关系图象最好应选用 .A.a-m 图象B.m-a 图解C.m a 1-图解 D.m a 11-图解 （4）如果ma 1-图象是通过坐标原点的一条直线,则说明 . A.物体的加速度a 与其质量m 成正比. B.物体的加速度a 与其质量m 成反比.C.物体的质量m 与其加速度a 成反比.D.物体的质量m 与其加速度a 成反比.（5）如果a-F 图像不是一条通过原点的直线,则说明 .4.某组同学用下面图8所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验.（1）在探究加速度与力的关系过程中应保持 不变,用砝码和盘的的重力作为小车所受外力,利用纸带算出小车的加速度,改变所挂钩码的数量,多次重复测量,进而研究加速度和力的关系.这种研究方法是采________.（2）实验过程中,难以直接得到小车受到的牵引力,所以将砝码和盘的重力近似看作小车的牵引力,那么,可以“将砝码和盘的重力近似看作小车的牵引力”的条件是 .（3）（2分）利用上装置做“验证牛顿第二定律”的实验时:甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a 和小车所受拉力F 的图像为图9所示中的直线Ⅰ,乙同学画出的图像为图9中的直线Ⅱ,直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大.明显超出了误差范围,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的是 ( )A.实验前甲同学没有平衡摩擦力B.甲同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了C.实验前乙同学没有平衡摩擦力D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了 图9图a 图b 图c图7。

四、实验内容及数据处理1.用自由落体纸带研究匀变速直线运动规律(1) 用两条纸带通过限位孔夹住墨粉盘, 打开开关, 纸带在重锤带动下做自由落体运动, 打出纸带；(2) 在纸带上取等间隔的几段, S1、S2……画出S-i图(1)验证匀变速直线运动公式: ∆s=C∆s1=S2-S1=1.80cm∆s2=s3-s2=1.50cm∆s3=s4-s3=1.50cm∆s4=s5-s4=1.70cm由以上数据可知, 在误差范围内, ∆s为2.用常规方法验证牛顿第二定律（m<<M）(1) 小车质量M一定, 改变拉力F三次, 打出四条纸带, 分别求出相应的加速度a, 画出a-F图并作误差分析。

小车质量M：193g, 砝码桶质量：4.2g, 取g=9.8 m/s纸带取三个间隔,间隔t为0.08sa-F图由图得, 斜率k=4.8073, M’= 1=0.208kg, 相对不确定度E=│0.208−0.193│0.193=7.8%误差分析：摩擦力没有完全平衡, 轨道不平整导致的运动过程中受力不一致。

(2)拉力F一定, 改变小车质量三次, 打出四条纸带, 分别求出相应加速度a, 画出a-1s图并作误差分析。

纸带取三个间隔,间隔t为0.08sa-(1/M)图:横坐标为1/M, 纵坐标为平均加速度a由图得, 斜率F=k=0.062, , 相对不确定度E=│0.062−0.0588│0.0588=5.4%误差分析：摩擦力平衡不准, 轨道不平。

3.用整体法验证牛顿第二定律（m<<M）(1)保持M+m=203.3g一定, 改变拉力F三次, 打出四条纸带, 分别求出相应的加速带a, 画出a-F图并作误差分析。

纸带取三个间隔,间隔t为0.08sa-F图:横坐标为F, 纵坐标为a由图得, 斜率k=4.6174, M+m= 1s=0.217kg, 相对不确定度E=│0.217−0.203│0.203=6.9%误差分析：摩擦力平衡不准, 轨道不平。

验证牛顿第二定律实验1．实验目的、原理实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比．实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图3-14-1所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M 和m 做加速运动时，可以得到 g m M m a += m M m mg T +⋅= 当M>>m 时，可近似认为小车所受的拉力T 等于mg ．本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m 的大小，测出相应的a ，验证a 与F 的关系；第二部分保持m 不变，改变M 的大小，测出小车运动的加速度a ，验证a 与M 的关系．2．实验器材打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．3．实验步骤及器材调整(1)用天平测出小车和小桶的质量M 和m ，把数值记录下来．(2)按图3-14-2所示把实验器材安装好．(3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止．(4)将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码．(5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤(4)，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．(6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a 与F 的关系．(7)保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)验证a 与M 的关系．4．注意事项(1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．(2)改变m 和M 的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．(3)每次利用纸带确定a 时，应求解其平均加速度．5．数据处理及误差分析(1)该实验原理中T=mM M mg +⋅，可见要在每次实验中均要求M>>m ，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力．(2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M 时，不再重复平衡摩擦力．(3)在验证a 与M 的关系时，作图时应将横轴用l ／M 表示，这样才能使图象更直观．图3－14－1图3－14－2[例1]（2008·广州一模）用如图（甲）所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力.（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止.请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？答： .（2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a—F图线是下图中的（将选项代号的字母填在横线上）.（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz. 下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a= . 根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为 m/s2（结果保留两位有效数字）.★高考重点热点题型探究热点牛顿第二定律[真题1]（2007·广东）如图3-14-7 (a)所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连.开始时，小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离.启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离.打点计时器使用的交流电频率为50Hz. 图3-14-7（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如图箭头所示.(1)根据所提供的纸带和数据，计算打c 段纸带时小车的加速度大小为 m/s 2（计算结果保留两位有效数字）. (2) 打a 段纸带时，小车的加速度是2.5m/s 2，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b 段纸带中的 .(3) 如果重力加速度取2m/s 10，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 .【真题2】（2008年宁夏卷）.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点. （1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a = (保留三位有效数字).(2)回答下列两个问题：①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 .（填入所选物理量前的字母）A.木板的长度lB.木板的质量m 1C.滑块的质量m 2D.托盘和砝码的总质量m 3E.滑块运动的时间t②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 .（3）滑块与木板间的动摩擦因数 ＝ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小” ）.写出支持你的看法的一个论据：.2.72 2.82 2.92 2.98 2.82 2.62 2.08 1.90 1.73 1.48 1.32 1.12单位：cma bc图3－14－7 (b) D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7。

牛顿第二定律的研究实验目的：加深对牛顿第二定律的理解，学会利用气垫导轨和光电计时系统，使牛顿第二定律的验证获得较理想的结果实验原理：1 速度的测量当滑行器通过光电门时，电脑通用计数器就显示出遮光时间Δt ′，用游标卡尺测出遮光宽度Δs ′，则滑行器通过光电门的平均速度=_V Δs ′/Δt ′，近似可看作瞬时速度。

2 验证牛顿第二定律（测量加速度）在滑行器的一端系上一条细线，细线穿过气垫导轨侧端圆孔，经过滑轮与一重物相连，质量为m 的重物通过细线拖拽质量为M 的滑行器同步运动,设细绳两端的张力大小分别为F 1 , F 1’。

则，，，'111'1F F Ma F ma F mg ===-所以mg=(M+m)a 。

1.在系统总质量M+m 保持不变的情况下，改变所受合外力，测定相应加速度a i 则：Mm g m a i i +=1。

2.保持系统所受合外力m 0不变，改变系统的总质量M i ，测量相应的加速度a i ，则：ii M gm a 0=。

根据加速直线运动中a 与初速度V 1末速度 V 2及路程S 的关系，求出SV V a 22122-=。

实验仪器： 气垫导轨及附件 （ 型号： L-QG-T-1500/5.8 ）， 电脑通用计数器 （ 型号： MUJ-ⅡB ）， 微音气泵 （ 型号： DC-3A ）实验步骤：1.调整气轨 处于水平状态2.测量出凹型挡光片的遮光宽度Δs ′3.组成运动系统4.选定滑行器静止起始位置，并将两个光电门拉开一定距离，固定在气垫导轨底座上5.调节电脑通用计数器6.记录数据，整理实验仪器实验数据处理：挡光片的遮光宽度Δs′=1.000cm.滑行器质量M0=178.6g,砝码钩质量m=5.3g.两光电门中心的距离 S=30.50cm. g=9.8001m/s2.表 1 砝码片质量数据表单位 : g表 2 总质量不变，外力与加速度关系数据表图一 mg-a 图本实验的mg-a 图线如图一所示，其中，中值点为M(0.932,0.22)显然,mg-a 图像基本成一条直线.这表明:当系统的总质量不变时,系统所受外力与其加速度成正比,从而验证了牛顿第二定理.表 3外力不变，质量与加速度关系数据表图二M-1/a图本实验的M-1/a图线如图二所示，其中，中值点为N(4.52,201.43) 显然,M-1/a图像基本成一直线,这表明:当系统所受外力不变时,系统的质量与其加速度成反比. 从而验证了牛顿第二定理.六、分析与讨论：1 实验前先要测定砝码片的质量，记录各个砝码片的质量，且不要搞混淆2气轨表面不允许与其他东西撞击，否则将破坏导轨表面精度，甚至损坏仪器3使用完毕后要先取下滑行器，再关掉电源4实验中用调节平衡时，应先将滑行器推向导轨一端，让其反弹后再经过计时器，这样可以尽量使滑行器减少手推力而产生的速度突变；5每次放滑行器之前，都要检查细线是否在滑轮上，不然产生的误差会较大。

《验证牛顿第二定律》参考实验报告实验目的1熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。

2熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。

学会测量物体的速度和加速度。

4 验证牛顿第二定律。

实验仪器气垫导轨，气源，通用电脑计数器，游标卡尺，物理天平等。

实验原理牛顿第二定律的表达式为F=ma (1 — 1)验证此定律可分两步验证m —定时，a与F成正比。

验证F —定时，a与m成反比。

把滑块放在水平导轨上。

滑块和砝码相连挂在滑轮上，由砝码盘、滑块、砝码和滑轮组成的这一系统，其系统所受到的合外力大小等于砝码(包括砝码盘)的重力W减去阻力,在本实验中阻力可忽略，因此砝码的重力W就等于作用在系统上合外力的大小。

系统的质量m就等于砝码的质量 mi、滑块的质量 m2和滑轮的折合质量古的总和，按牛顿第二定律W (m1 m2 -I2)a (1 — 2)r在导轨上相距S (系统默认S=5cm)的两处放置两光电门 ki和k2,测出此系统在砝码重力作用下滑块通过两光电门和速度vi和V2,则系统的加速度a(可有光电计时器直接读出)等于2 2_ V Va2S2 2_ V Va2S在滑块上放置双挡光片，同时利用计时器测出经两光电门的时间间隔，则通过电门的速度为(用卡尺测出遮光片两挡光沿的宽度器直接读出)(1 — 3)2个光d , d 1cm)(速度可有光电计时(1 — 4(1 — 4)图1 — 1TOC \o "1-5" \h \z d dV p2 fL1 2其中d为遮光片两个挡光沿的宽度如图 1 — 1所示。

在此测量中实际上测定的是滑块上遮光片(宽 d )经过某一段时间的平均速度，但由于 d较窄，所以在 d范围内，滑块的速度变化比较小，故可把平均速度看成是滑块上遮光片经过两光电门的瞬时速度。

同样，如果t越小(相应的遮光片宽度d也越窄)，则平均速度越能准确地反映滑块在该时刻运动的瞬时速度。

实验步骤1 调好光电计时器，调整气垫导轨水平(1)首先检查计时装置是否正常。

实验六 牛顿第二定律的验证实验目的1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。

2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。

3．学会测量物体的速度和加速度。

4．验证牛顿第二定律。

实验仪器气垫导轨，气源，通用电脑计数器，游标卡尺，物理天平等。

实验原理牛顿第二定律的表达式为F ＝ma （2－6－1）验证此定律可分两步（1）验证m 一定时，a 与F 成正比。

（2）验证F 一定时，a 与m 成反比。

把滑块儿放在水平导轨上。

滑块儿和砝码相连挂在滑轮上，由砝码盘、滑块儿、砝码和滑轮组成的这一系统，其系统所受到的合外力大小等于砝码（包括砝码盘）的重力W 减去阻力，在本实验中阻力可忽略，因此砝码的重力W 就等于作用在系统上合外力的大小。

系统的质量m 就等于砝码的质量m 1、滑块儿的质量m 2和滑轮的折合质量2r I 的总和，按牛顿第二定律a rI m m W )(221++= 在导轨上相距S 的两处放置两光电门k 1和k 2，测出此系统在砝码重力作用下滑块通过两光电门和速度v 1和v 2，则系统的加速度a 等于Sv v a 22122−= （2－6－2） 在滑块儿上放置双挡光片，同时利用计时器测出经两光电门的时间间隔，则系统的加速度为)11(2)(21212222122t t S d v v S a ∆−∆∆=−= （2－6－3） 其中d ∆为遮光片两个挡光沿的宽度如图2－6－1所示。

在此测量中实际上测定的是滑块儿上遮光片（宽d ∆）经过某一段时间的平均速度，但由于d ∆较窄，所以在d ∆范围内，滑块儿的速度变化比较小，故可把平均速度看成是滑块儿上遮光片经过两光电门的瞬时速度。

同样，如果t ∆越小（相应的遮光片宽度d ∆也越窄），则平均速度越能准确地反映滑块儿在该时刻运动的瞬时速度。

实验内容1．观察匀速直线运动（1）首先检查计时装置是否正常。

将计时装置与光电门连接好，要注意套管插头和插孔要正确插入。