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验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一，描述了物体在外力作用下的运动规律。
验证牛顿运动定律的实验是物理学教学中的重要内容之一，通过实验可以直观地观察到物体的运动状态，进而验证运动定律的准确性。
一、验证牛顿第一定律的实验：牛顿第一定律也被称为惯性定律，指出物体在没有外力作用下，将保持静止或匀速直线运动。
为验证这一定律，可以进行以下实验。
实验一：通过验针和玻璃筒验证牛顿第一定律。
实验步骤：1. 将顶部开口较小的玻璃筒竖直放置在水平桌面上。
2. 在玻璃筒内插入一根细长的验针，使其静止不动。
3. 快速而突然地用力推动玻璃筒，使其迅速脱离验针。
结果观察：玻璃筒迅速脱离验针后，验针继续保持静止不动。
实验原理：根据牛顿第一定律的描述，没有外力作用时，物体将保持静止或匀速直线运动。
在实验中，玻璃筒在受到外力推动后，迅速脱离验针，而验针则由于惯性而继续保持静止。
实验二：用弹簧测力计验证牛顿第二定律。
实验步骤：1. 将弹簧测力计垂直拴在支架上。
2. 将一根细线系在弹簧测力计下方的钩子上，另一端系在小物体上。
3. 在水平桌面上用力拉动小物体，同时记录测力计示数。
结果观察：拉动小物体时，弹簧测力计的示数会随着拉力的增加而增加。
实验原理：根据牛顿第二定律的描述，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
在实验中，拉动小物体时，弹簧测力计示数的增加表明了作用力的增加，从而验证了牛顿第二定律的准确性。
三、验证牛顿第三定律的实验：牛顿第三定律描述了物体间相互作用的规律，指出任何两个物体间的相互作用力大小相等、方向相反。
为验证这一定律，可以进行以下实验。
实验三：用气球和水管验证牛顿第三定律。
实验步骤：1. 将一根细水管一端连接在一只充满气体的气球上，另一端放入水中。
2. 放气球时，观察气球和水管的相互作用。
结果观察：气球放气时，气球会向上运动，而水管会向下运动。
除了以上实验，还可以通过其他实验创新来验证牛顿运动定律。
牛顿的法则之秘牛顿定律实验与牛顿定律解析在物理学领域，牛顿的三大运动定律被广泛应用于描述力学系统中的物体运动。
这三条定律包括惯性定律、运动定律和作用与反作用定律。
本文将详细介绍这些定律的实验验证以及对其解析。
一、实验验证牛顿的第一定律-惯性定律牛顿的第一定律，即惯性定律，陈述了一个物体在受力平衡状态下，将保持静止或匀速直线运动的性质。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验。
实验材料：1. 光滑水平的桌面2. 一个小木块3. 一根绳子4. 一个弹簧测力计实验步骤：1. 将桌面上的小木块置于绳子的一端，并将绳子的另一端固定在桌子上。
2. 用弹簧测力计测量绳子上的拉力。
3. 缓慢地将小木块移动一段距离，并保持恒定速度。
4. 在记录拉力数据的同时，观察小木块的运动状态和测力计的读数。
实验结果：根据实验数据观察，当小木块以恒定速度运动时，测力计的示数保持不变。
这表明没有额外的力作用于小木块，验证了牛顿的第一定律。
二、实验验证牛顿的第二定律-运动定律牛顿的第二定律，也称为运动定律，描述了力、质量和加速度之间的关系。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验。
实验材料：1. 光滑水平的桌面2. 一个小木块3. 一个弹簧测力计4. 一个力计实验步骤：1. 将小木块放置在光滑桌面上，并将其连接到弹簧测力计。
2. 施加一个恒定力于小木块，然后记录测力计的示数。
3. 改变施加力的大小，再次记录测力计的示数。
4. 将测力计的示数和施加力之间的关系进行分析和比较。
实验结果：根据实验数据的分析，我们发现测力计的示数与施加力成正比。
这验证了牛顿的第二定律，即当施加力增加时，物体的加速度也会增加。
三、实验验证牛顿的第三定律-作用与反作用定律牛顿的第三定律，也称为作用与反作用定律，说明了每一个作用力都会有一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验。
实验材料：1. 可移动的轮椅2. 光滑水平的地板3. 一个人实验步骤：1. 将轮椅放在光滑地板上，并让人坐在上面。
实验四： 验证牛顿运动定律, 注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动。
2．实验条件：小车的质量M 远大于小盘和砝码的总质量m 。
3．操作要领：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，且应在小车到达定滑轮前按住小车。
误差分析1．因实验原理不完善引起误差。
以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg ＝(M ＋m )a ；以小车为研究对象得F ＝Ma ；求得F ＝M M ＋m ·mg ＝11＋m M·mg ＜mg ，本实验用小盘和砝码的总重力mg 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
考点一 教材原型实验考向1 实验原理与实验操作(2019·广东实验中学月考改编)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要________、________。
(2)下列做法正确的是________。
A ．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度E ．用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量(3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数1M为横坐标，小车的加速度a 为纵坐标，在坐标纸上作出的a -1M关系图线如图甲所示。
实验四验证牛顿运动定律1．实验目的(1)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）会运用图象处理实验数据。
2．实验原理用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系,可以先保持F不变，研究a和M的关系，再保持M不变，研究a和F 的关系。
3．实验器材带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线.4．实验步骤(1)测质量:用天平测出小车的质量M，小盘和砝码的总质量m。
（2)放长木板:按图把实验器材安装好,先不要把悬挂小盘的细绳系在车上。
(3)平衡摩擦力:在木板的一端下面垫一簿木块,移动簿木块的位置，直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。
（4)打点：小盘绕过滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车，打完点后切断电源，取下纸带。
（5）重复:保持小车的质量M不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤(4)五次。
（6)求a：在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。
(7）作a.F的图象：若图象为一过原点的直线,证明加速度与力成正比。
(8）验证a∝错误!：保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量M,重复步骤（4)和（6），作a.1M图象，若图象为一过原点的直线，证明加速度与质量成反比。
5．注意事项(1)安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与木板平行。
(2）平衡摩擦力时，小车连着穿过打点计时器的纸带，但不要把悬挂小盘的细线系在小车上.改变砝码的质量后,不需要重新平衡摩擦力.(3）只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
(4）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，在小车到达滑轮前按住小车.6．误差分析(1）实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
（2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.教材原型实验1．在“验证牛顿运动定律”实验中，采用如图所示的装置图进行实验.（1）对小车进行“平衡摩擦力"操作时，下列必须进行的是________（填字母序号).A．取下砂和砂桶B．在空砂桶的牵引下，轻推一下小车,小车能做匀速直线运动C．小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应断开D．把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度（2）实验中，已经测出小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，若要将砂和砂桶的总重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是_________________________________________。
物理实验技术中牛顿运动定律的验证方法引言：牛顿运动定律是经典力学的基础理论，广泛应用于物理学的各个领域。
正确验证牛顿运动定律在实验中的适用性，对于提高实验技术水平和深化对物理规律的理解具有重要意义。
本文将介绍几种常见的物理实验技术中验证牛顿运动定律的方法，以及这些方法的原理和实验步骤。
一、万有引力实验验证牛顿第二定律万有引力是牛顿力学中的一项重要定律，描述了物体间通过引力相互作用的规律。
通过测量地球上自由下落物体的加速度，并由此得到物体自身质量，可以验证牛顿第二定律。
实验过程如下：1. 在垂直方向上设置一个垂直刻度尺，用来测量自由下落物体的高度。
2. 用一个轻质且可自由下落的物体，如一个小球，通过滑轨从不同高度自由下落，并记录下落时间。
3. 根据自由下落的时间和高度，计算出物体的竖直方向的加速度。
4. 根据牛顿第二定律的公式 F=ma，将物体的质量和加速度代入，得到物体所受的合力。
5. 考虑到该实验中只有重力作用在物体上，根据牛顿万有引力定律F=G(m1*m2)/r^2，结合物体质量和合力，可以求解出万有引力常数 G。
通过这个实验，我们验证了牛顿第二定律在物体自由下落过程中的适用性，并进一步验证了万有引力定律。
二、线性运动实验验证牛顿第一定律牛顿第一定律描述了物体在无外力作用下的运动状态。
通过线性运动实验，我们可以验证牛顿第一定律的适用性。
实验过程如下：1. 在一个光滑的水平面上，放置一个受力小车，保证其能够无阻力地滑动。
2. 在小车上放置一个小物体，如一个金属块。
3. 施加一个力作用在小车上，让其以恒定速度运动。
4. 记录小车的速度和施加的力的大小。
5. 根据牛顿第一定律的公式 F=ma，将所施加的力和物体质量代入，求解得到加速度。
6. 如果所施加的力和测得的加速度相等，说明物体运动状态是恒定的，即验证了牛顿第一定律。
通过这个实验，我们验证了牛顿第一定律在物体恒定速度运动中的适用性。
三、平面运动实验验证牛顿第三定律牛顿第三定律描述了物体间相互作用力的平衡关系。
验证牛顿运动实验报告1. 实验目的本实验的目的是验证牛顿第一、第二和第三定律。
通过对物体的运动进行观察、测量和分析，以达到理解和验证这些定律的目的。
2. 实验器材- 弹簧测力计- 砝码组- 平衡杆- 支架- 纸张- 笔3. 实验原理3.1 牛顿第一定律牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出当物体受到合外力的作用时，将产生加速度。
即F = m ×a，其中F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示物体所获得的加速度。
3.2 牛顿第二定律牛顿第二定律与物体的加速度和施力之间的关系密切相关。
其表达式为F = ma，其中F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示物体所获得的加速度。
3.3 牛顿第三定律牛顿第三定律即作用力与反作用力相等，方向相反。
当物体受到外力作用时，物体对外界也会产生等大反向的力。
4. 实验步骤1. 将支架搭建好，并将平衡杆固定在支架上。
2. 使用弹簧测力计将砝码组悬挂在平衡杆的一端。
3. 在纸张上绘制一个坐标系，并记录时间与位置的关系。
4. 初始时，将平衡杆放在平衡位置上，记录物体的初始位置。
5. 将平衡杆从平衡位置释放，并记录物体的运动过程中的位置变化和时间变化。
6. 根据记录的数据，绘制出物体的运动曲线，并分析曲线的特点。
5. 数据分析根据实验记录的数据，我们计算出物体在不同时间点的加速度，并与施加在物体上的合外力进行对比。
经过计算和分析，我们得到如下结论：1. 物体在受力作用下的加速度与所施加的合外力成正比。
2. 物体的质量与加速度呈反比关系。
3. 物体所受外力与物体施加在外界的反作用力相等，且方向相反。
这些结论验证了牛顿的运动定律，特别是牛顿第二定律与第三定律。
6. 实验结论通过对牛顿运动实验的观察和分析，我们得出以下结论：1. 牛顿第一定律是物体在无外力作用下保持静止或匀速直线运动的定律。
2. 牛顿第二定律描述了物体受到外力作用时的加速度与施力之间的关系。
3. 牛顿第三定律指出任何作用力都伴随着等大反作用力，方向相反。
课题：验证牛顿运动定律
一、方法指导：控制变量法逐差法图像法
二、命题分析
以课本实验为基础的创新实验，主要考查实验的原理的理解、纸带的处理以及误差分析
三、知识梳理
1实验目的
(1)学会用控制变量法研究物理规律.
(2)验证牛顿第二定律.
(3)掌握利用图象处理数据的方法.
2、实验原理(应用的基本方法是控制变量法)
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系.
(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系.
1
⑶作出a—F图象和a—-图象，确定其关系.
m
3、实验器材
打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、
导线、天平、刻度尺、砝码.
4、实验步骤
(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m'和小车的质量 m.
(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)
(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑.
(4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编号码.
②保持小车的质量 m不变，改变砝码和小盘的质量m',重复步骤①.
③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度 a.
④描点作图，作a — F的图象.
1 ⑤保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量m重复步骤①
和③，作a—m图象.
5、数据处理
(1)计算加速度(用逐差法)
(2)做图像找关系
6、实验结论
加速度与合外力成正比，与质量成反比。
7、误差分析
(1)因实验原理不完善引起的误差，以小车、小盘和砝码整体为研究对象得
研究对象得 F=Ma；求得F M一mg 一1— mg mg
M m 1 m
IM
力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力越接近于小车的质量，误差越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小.因此，满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差.
(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.
&注意事项
(1)一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分
力正好平衡小车受的摩擦阻力•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，并要让小车拖着纸带运动•
(2)整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，
都不需要重新平衡摩擦力•
⑶每条纸带都必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出•只有如此，小盘和
砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.
(4)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•
mg=(M+m)a;以小车为
本实验用小盘和砝码的总重
.小盘和砝码的总质量
(5)作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧•
（6） 作图时两轴标度比例要适当•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•
（7） 为提高测量精度
① 应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点
② 可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，则相邻计数 点间的时间间隔为 T=0.1 s. 四、咼考链接
（2010 •江苏卷）为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加 速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）
器的电源，在纸带上打出一系列的点。
（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间
（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大, 你是否同意
他的观点请根据 v-t 图象简要阐述理由。
⑶在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为 ____ （用厶 t i >A t 2、
D 、x 表示）.
2、 （广州2013届高三调研）用如图K4-3甲所示的实验装置验证牛顿第二定律.
甲
乙
图 K4-3
图 K4-3
（1）某同学通过实验得到如图乙所示的 a —F 图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时 _________________________ .图中a 0表示的是 _______________ 时小车的加速度.
⑵某同学得到如图 K4-4所示的纸带.已知打点计时器电源频率为 50 Hz.A 、B 、C 、D 、E 、F 、 G 是纸带 上7个连续的 点.A s = S DG — S AD = __________________ cm.由此 可算出 小车的加 速度a = ________ m /s 2
（保留两位有效数字）.
图 K4-4
3、 （2013年天津卷）某实验小组利用如图 K4-7所示的装置探究加速度与力、质量的关系.
图 K4-7
（1） _______________________ 下列做法正确的是 （填字母代号）. A .调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B .在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C .实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D .通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
（2） 为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力， 应满足的条件是砝码 桶及桶内砝码的总质量 ____________ （填“远大于” “远小于”或“近似等于” ）木块和木块上砝码 的总质量.
（3） 甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有 平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力F 的关系，分别得到图 K4-8中甲、乙两条直线.设甲、 乙用的木块质量分别为 m 甲、m 乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为 卩甲、□乙，由图可
知，m 甲 _________________ m 乙，□甲 _________________ 卩乙.（均填“大于” “小于”或“等于” ）
图 K4-8
4>[2013黄冈模拟]在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时，
某实验小组的实验装置如图所示. 实
验时先平衡小车所受的摩擦力，然后用重物通过细线拉动小车，位移传感器 （发射器）随小车一起沿
轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道左端.实验中把重物的重力作为拉力 F ，先后用不同质
量的小车做了两组实验，每组实验中分别选取重力不同的六个重物，取得实验数据并标在了
a-F 坐
标中.
（1）在图S4-4的坐标系中分别作出小车加速度 a 和拉力F 的关系图线.
力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。
（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 。
实验时，平衡小车与木板之间的摩擦 （选填“之前
小半丄打戊订隨1*
之后”亠）接通打点计时
t 与速度v 的数据如下表:
请根据实验数据作出小车的
v-t 图像。
V(m/s)
如何判
C. m 3= 40 g
D. m 4= 400 g
G 2为两 t l 、△ t 2
⑵请根据做出的图线进行分析评价，实验误差比较大的是第 ______________ （选填“1或“ 2组实验，造成误差较大的主要原因是________________________________________________________________________
（1）（ 2）
六、学习反思。
