大学物理实验 牛顿第二定律的验证

实验四　验证牛顿第二定律（解析版）1.实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。

(2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。

(3)作出a-F 图象和a-图象,确定其关系。

1m 2.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、砝码、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。

3.实验步骤 (1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m',小车的质量m 。

(2)安装:按照如图所示的装置把实验器材安装好,但是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(不给小车牵引力)。

(3)平衡摩擦力:在长木板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小盘通过细绳绕过定滑轮系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点结束后先断开电源,再取下纸带。

②保持小车的质量m 不变,改变小盘和砝码的质量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,以m'g 作为拉力F ,作出a-F 图象。

⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m ,重复步骤①和③,作出a-图象。

1m4.数据分析 (1)利用Δx=aT 2及逐差法求a 。

(2)以a 为纵坐标,F 为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a 与F 成正比。

(3)以a 为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a 与m 成反比。

1m 5.注意事项 (1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。

在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。

(2)不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件:m ≫m'。

(4)“一先一后一按”:改变拉力或小车质量后,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。

牛顿第二定律的实验验证报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作验证牛顿第二定律，并观察物体在受力作用下的加速度与受力的关系。

二、实验仪器与材料1. 水平光滑桌面2. 牵引绳3. 悬挂于牵引绳上的滑轮4. 不同质量的物体5. 弹簧测力计6. 计时器7. 尺子三、实验步骤与结果1. 将水平光滑桌面放置平稳，并在桌边悬挂一个滑轮。

2. 将牵引绳绕过滑轮，一端系于待测物体上，并将其保持在静止状态。

3. 另一端的牵引绳通过弹簧测力计，并固定在桌子上方。

4. 释放物体，观察物体受力作用下的运动情况，并记录运动时间。

5. 重复实验5次，使用不同质量的物体。

四、实验数据分析1. 实验数据记录表|试验次数 |物体质量(kg)| 物体加速度(m/s^2)||--------|--------|------------|| 1 | m_1 | a_1 || 2 | m_2 | a_2 || 3 | m_3 | a_3 || 4 | m_4 | a_4 || 5 | m_5 | a_5 |2. 实验数据处理根据实验记录的数据，我们可以计算每组实验的物体加速度。

实验数据得出的物体质量分别为：m_1, m_2, m_3, m_4, m_5。

实验数据得出的物体加速度分别为：a_1, a_2, a_3, a_4, a_5。

五、实验结果分析通过实验数据处理，我们可以绘制物体质量与物体加速度的关系图，并通过该图来验证牛顿第二定律。

六、结论通过本次实验，我们验证了牛顿第二定律，即物体在受力作用下的加速度与受力成正比，与物体质量成反比。

实验数据的结果与理论预期相符，说明牛顿第二定律在实验中得到了验证。

七、实验小结本次实验通过实际操作验证了牛顿第二定律，并通过数据分析和结果分析得到了符合预期的实验结果。

实验过程中我们注意了实验数据的准确记录和实验环境的控制，确保了实验结果的可靠性。

实验的成功进行不仅加深了我们对牛顿第二定律的理解，也提高了我们的实验操作能力。

实验：牛顿第二定律实验报告实验报告：牛顿第二定律一、实验目的1.验证牛顿第二定律：力和加速度的关系以及质量和加速度的关系。

2.理解力的概念、分类及作用效果。

3.掌握控制变量法在实验中的应用。

二、实验原理牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

数学公式表示为F=ma，其中F代表作用力，m代表质量，a代表加速度。

三、实验步骤1.准备实验器材：小车、小盘、轨道、金属片、砝码、滑轮、细绳、纸带等。

2.将小车放在轨道上，小盘通过细绳与小车连接，小盘上放置砝码，调整砝码质量。

3.接通电源，打开打点计时器，释放小车，小车在砝码的拉动下开始运动。

4.记录小车的运动情况，包括小车的位移、时间以及加速度。

5.改变砝码的质量，重复步骤3和4，至少进行5组实验。

6.分析实验数据，得出结论。

四、实验数据分析根据表格中的数据，我们可以看出，当作用力（砝码质量）增加时，小车的加速度也相应增加。

当作用力不变时，增加小车的质量会导致加速度减小。

这些数据与牛顿第二定律的理论相符。

五、实验结论通过本实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。

实验结果表明，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

实验中我们使用了控制变量法，确保了数据的可靠性。

此外，通过实验，我们进一步理解了力的概念、分类及作用效果，提高了实验操作技能和数据分析能力。

六、实验讨论与改进尽管本次实验取得了成功，但仍存在一些可以改进的地方。

首先，由于实验中使用的砝码质量有限，对于小车加速度的测量可能存在误差。

为了提高实验精度，可以使用更精确的测量设备来记录小车的运动情况。

其次，为了更好地控制实验条件，可以采取一些措施来消除摩擦力等干扰因素的影响。

此外，还可以进一步拓展实验内容，研究不同形状、材料的小车在相同作用力下的加速度情况。

通过不断改进和完善实验方案，我们可以进一步提高实验效果和科学价值。

大学物理实验牛顿第二定律的验证误差分析
大学物理实验中，牛顿第二定律的验证是一个重要的实验内容。

牛顿第二定律表明，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。

实验中，我们通过使用弹簧测力计和各种质量的物体来验证这一定律。

在实验过程中，我们首先将弹簧测力计固定在水平桌面上，并将待测物体悬挂在弹簧测力计的下方。

然后，我们逐步增加待测物体的质量，记录对应的拉力和加速度数据。

通过对数据的分析，我们可以验证牛顿第二定律。

在实际操作中，由于实验设备、测量仪器以及人为因素等因素的存在，可能会导致误差的产生。

这些误差可以分为系统误差和随机误差两种类型。

系统误差是由于实验设备的固有缺陷或者实验操作不当而引起的。

例如，弹簧测力计的刻度不准确、摩擦力的存在等都可能导致系统误差。

为了减小系统误差，我们可以使用多次实验取平均值的方法，并且注意选择精确度更高的实验设备。

随机误差是由于实验中的偶然因素引起的。

例如，读数时的人眼疲劳、环境温度的变化等都可能导致随机误差。

为了减小随机误差，我们可以多次测量同一组数据，并计算其平均值和标准偏差，以提高测量结果的准确性。

在误差分析中，我们可以通过计算相对误差、确定测量结果的可靠性。

相对误差可以通过实测值与理论值之差除以理论值，并乘以
100%来计算。

较小的相对误差表示测量结果较为准确。

大学物理实验中牛顿第二定律的验证是一个重要的实验内容。

在实验过程中，我们需要注意减小系统误差和随机误差，通过误差分析来评估测量结果的准确性。

这样才能得到可靠的实验数据，并验证牛顿第二定律的有效性。

验证牛顿第二定律的实验方法以及原理说明1、实验方法采用控制变量法,即当研究的某个物理量与两个以上的其他物理量的变化有关时,分别研究该物理量与其中一个物理量之间的变化关系,而设法控制其他物理量不发生变化的一种方法;本实验中,小车加速度a的大小、方向由外力F、小车质量M共同确定;研究加速度a 与F及M的关系时：1控制小车的质量M不变,讨论a与F的关系;2再控制砂和砂桶的质量不变即F不变,改变小车的质量M,讨论a与M的关系;3综合起来,得出a与F、M之间的定量关系;2、实验思想方法等效法小车在长木板上运动时由于要受到摩擦阻力作用,且在改变小车质量时摩擦阻力随之改变,这将给实验带来很多麻烦;例如,要测知动摩擦因数,计算每改变小车质量后的摩擦阻力,或每改变小车质量后都用“牵引法”调试平衡;本实验中,巧妙地采用了平衡摩擦阻力的方法：将长木板一端垫起,让小车重力沿斜面的分力把摩擦阻力平衡掉,即等效于小车不受擦擦阻力作用,绳对小车的拉力即为车所受的合外力;同时小车质量改变后无需重新调试,从而简化了实验程序及计算过程;3、实验的必要条件1小车质量M远大于砂及桶的总质量m,从而近似认为对小车的拉力T等于砂及桶的重力mg;注意：严格地说,细绳对小车的拉力T并不等于砂和砂桶的重力mg,而是;推导如下：对砂桶、小车整个系统有：①对小车：②由①②得：由于因此;若允许实验误差在5％之内,则由由此,在实验中控制一般说：时,则可认为,由此造成的系统误差小于5％;4、数据处理图像法在画和图像时,多取点、均分布,达到一种统计平均以减小误差的目的;同时注意不分析图像,因为两者成不成反比关系不易直接观察;5、实验的进一步改进本实验以小车为研究对象,以砂桶重力替代牵引力,产生了系统误差;要消除这种误差,可以以小车与砂桶组成的系统为研究对象;则该系统质量,系统所受拉力;验证a与F关系时,要保证恒定,可最初在小车上放几个小砝码,逐一把小砝码移至砂桶中,以改变每次的外力；验证a与总质量的关系时,要保证砂、桶重力不变,可在小车上逐一加放小砝码,以改变每次总质量;其他方法步骤同原来一样;。

验证牛顿第二定律实验报告实验报告：验证牛顿第二定律引言牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一，描述了物体受力时加速度的变化情况。

本实验旨在通过对物体施加不同大小的力，测量加速度与施加力的关系，验证牛顿第二定律。

实验器材1、平滑水平面2、测量刻度尺3、弹簧测力计4、单个滑块实验步骤1、将实验器材放置在平滑水平面上，确保实验环境的清洁整洁。

2、使用测量刻度尺测量滑块的质量，确认滑块的质量为1.0kg，记录质量值为m。

3、在实验过程中固定滑块，使用弹簧测力计对滑块施加固定的力F，记录所施加的力F值。

4、按照上述方式，除F外，使用不同的力值对滑块施加力，记录所施加的力值和加速度的值。

5、重复以上实验步骤2-4，分别进行3次实验，取平均数作为最终实验结果。

实验结果测量的加速度数据如下表所示：F（N）加速度a（m/s²）1 1.052 2.053 2.964 4.165 4.916 6.187 6.99根据实验数据，可以绘制出力与加速度之间的线性关系图，如下图所示：通过对上述图像进行拟合，可以得到加速度a随所施加力F的变化关系为a = 0.836F + 0.1934，其相关系数R²为0.9975。

结论根据实验结果和数据分析，可以得出以下结论：1、牛顿第二定律成立，物体的加速度正比于受到的力，比例常数为物体的质量；2、在实验中，所施加的力与加速度之间呈现出线性关系；3、通过实验数据拟合，可以得到加速度a与所施加力F之间的变化关系为a = 0.836F + 0.1934，证明了牛顿第二定律的正确性。

参考文献无致谢感谢实验室中所有老师和同学对本次实验的帮助和支持。

⼤学物理实验教案5-⽜顿第⼆定律的验证⼤学物理实验教案实验名称：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．学习在⽓垫导轨上验证⽜顿第⼆定律。

实验仪器：⽓垫导轨（L-QG-T-1500/5.8）滑块电脑通⽤计数器（MUJ-ⅡB ）电⼦天平游标卡尺⽓源砝码实验原理：⼒学实验最困难的问题就是摩擦⼒对测量的影响。

⽓垫导轨就是为消除摩擦⽽设计的⼒学实验的装置，它使物体在⽓垫上运动，避免物体与导轨表⾯的直接接触，从⽽消除运动物体与导轨表⾯的摩擦，让物体只受到⼏乎可以忽略的摩擦阻⼒。

利⽤⽓垫导轨可以进⾏许多⼒学实验，如测定速度、加速度、验证⽜顿第⼆定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。

根据⽜顿第⼆定律，对于⼀定质量m 的物体，其所受的合外⼒F 和物体所获得的加速度a 之间存在如下关系：ma F = （1）此实验就是测量在不同的F 作⽤下，运动系统的加速度a ，检验⼆者之间是否符合上述关系。

在调平导轨的基础上，测出阻尼系数b 后，如下图所⽰，将细线的⼀端结在滑块上，另⼀端绕过滑轮挂上砝码0m 。

此时运动系统（将滑块、滑轮和砝码作为运动系统）所受到的合外⼒为：c a g m v b g m F )(00-?--= （2）式中平均速度v （单位⽤s m /）与粘性阻尼常量b 之积为滑块与导轨间的粘性阻⼒，c a g m )(0-为滑轮的摩擦阻⼒，暂时不考虑这项。

在此⽅法中运动系统的质量m ，应是滑块质量1m ，全部砝码质量（包括砝码托）∑m 以及滑轮转动惯量的换算质量2r I（I 为滑轮转动惯量，r 为轮的半径）之和，即： 21rIm m m ++=∑ （3）其中2rI由实验室提供。

另外在实验中应将未挂在线上的砝码放在滑块上，保持运动系统质量⼀定。

3．⽤测量的F 与a 验证式（1）时，应检验：（1） F 与a 之间是否存在线性关系？当a 、F 的测量组数5>n ，关联系数88.0),(>F a r 时，就可认为a 、F 间存在线性关系。

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。

大学物理实验：牛顿第二定律的验证与应用介绍牛顿第二定律是经典力学的基础之一，它描述了物体受到外力作用时加速度与施加力的关系。

在大学物理课程中，学生会进行一系列的实验来验证和应用牛顿第二定律。

本文将详细介绍如何进行一个相关的实验，并解释其背后的原理。

实验设备和材料•平滑水平面•牵引轮和绳子•物块（不同质量）•动力传感器•计算机或数据采集器•数据分析软件实验步骤1.设置实验装置：将平滑水平面放置于桌面上，安装好牵引轮并连接绳子。

2.将动力传感器连接至计算机或数据采集器。

3.给所选物块附上动力传感器，以测量施加在物块上的力。

4.将另一端的绳子通过轻质滑轮固定在墙壁上。

5.将测试物块连接至轻质滑轮上方，并保持其悬挂状态。

6.启动数据采集器并记录下测试物块的质量。

7.将测试物块轻轻拉开，使其开始运动，并记录下所施加的牵引力变化随时间的曲线。

8.重复实验多次以获得更准确的数据。

数据处理和分析1.使用数据分析软件导入记录下的数据，并生成相应图表，例如牵引力随时间的变化曲线。

2.对每个数据点进行平均，并计算对应物块的加速度。

3.绘制物块加速度与牵引力之间的关系图表。

4.拟合一条直线至数据点上，以验证是否满足牛顿第二定律中描述的关系：F= ma，其中F为施加在物块上的力，m为物块质量，a为物块加速度。

5.根据拟合直线的斜率确定比例常数k，并将其与预期值（m）进行比较。

结果和讨论根据实验结果和对比预期值，可以得出以下结论： - 牛顿第二定律在此实验中被验证了。

通过绘制牵引力和物体质量之间关系的图表并进行拟合直线后，发现其斜率（即比例常数k）非常接近预期值（物体质量m）。

- 随着施加力的增大，物块的加速度也随之增加。

这符合牛顿第二定律的预测。

应用牛顿第二定律在物理学中有广泛的应用。

以下是一些常见领域中使用该定律进行问题解决和分析的例子： - 动力学分析：通过使用牛顿第二定律，可以计算物体受到外力作用时的运动状态，例如速度和位移。

牛顿第二定律的实验验证牛顿第二定律是经典力学的基本定律之一，描述了物体所受力与物体加速度之间的关系。

为了验证牛顿第二定律的有效性，科学家们进行了一系列精确而详尽的实验。

本文将介绍其中几个重要的实验，并阐述其对牛顿第二定律的验证。

实验一：自由落体实验自由落体实验是验证牛顿第二定律的经典实验之一。

实验的基本原理是，当物体在重力作用下自由下落时，其加速度恒定且与物体的质量无关。

实验中，我们可以通过测量下落物体的加速度和质量来验证牛顿第二定律。

为了进行自由落体实验，我们可以选择一个平滑的斜面，在其上方固定一个轻质滑轮。

将一轻质物体（例如小球）系于滑轮上的细线上，使其通过轻质滑轮自由下落。

通过测量小球下落的时间和下落距离，我们可以得到加速度。

然后，我们可以通过改变小球的质量（例如更换不同重量的小球）来进一步验证牛顿第二定律的成立。

实验二：拉力实验拉力实验也是验证牛顿第二定律的重要实验之一。

在这个实验中，我们通过测量施加在物体上的拉力和物体的加速度来验证牛顿第二定律。

为了进行拉力实验，我们可以通过固定一个滑轮和一根细线将物体连接在一起。

在细线的另一端，我们可以施加一个恒定的拉力。

通过测量物体的加速度，并记录施加在物体上的拉力和物体的质量，我们可以得到拉力与加速度之间的关系。

实验结果将表明，牛顿第二定律在这种情况下成立。

实验三：弹簧实验弹簧实验也是验证牛顿第二定律的一种常见实验方法。

在这个实验中，我们通过测量受力物体的位移和加速度，以及弹簧的劲度系数来验证牛顿第二定律。

为了进行弹簧实验，我们可以利用一根弹簧，并将其固定在水平支架上。

通过将物体连接在弹簧的一端，并对物体施加一个恒定的力，我们可以观察到物体受力后的反弹位移，进而测量物体的加速度。

通过记录施加的力、物体的质量和位移，我们可以计算得到弹簧的劲度系数。

实验结果将进一步验证牛顿第二定律的有效性。

总结通过进行自由落体实验、拉力实验和弹簧实验等一系列实验，我们可以确信牛顿第二定律的真实性。