牛顿第二定律实验探究(附打点计时器,速度和加速度测量)

2021届高考物理必考实验四：验证牛顿第二定律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。

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。

4.数据分析(1)利用Δx=aT2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。

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。

【最新高考真题解析】1.（2020年北京卷）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。

- 1 -验证牛顿第二定律〖实验目的〗：验证牛顿第二定律。

即①质量一定时，加速度与作用力成正比；②作用力一定时，加速度与质量成反比。

〖实验原理〗：1．保持研究对象的质量不变，改变小桶里砂的质量，即改变牵引力，用打点计时器打出测算小车运动的加速度，用图象法验证加速度是否与作用力成正比。

2．保持小桶及其中砂的质量不变，即保持牵引力不变，改变研究对象的质量，即在小车上加放砝码，用打点计时器打出纸带测算小车运动的加速度，用图象法验证加速是否与质量成反比。

〖注意事项〗：1．平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源，判断小车是否作匀速直线运动。

可用直接观察法，也可用打点计时器打出纸带判定（各点间距相等） 2．小车应打点计时器，且接通电源后待打点计时器稳定后才能放手。

3．本实验存在系统误差，为了减小系统误差必须：小车与钩码的总质量远远大于砂与砂桶的总质量，即：（M+m ）>>（)m M '+'分析：对于砂和砂桶整体分析：a m M F g m M )()('+'=-'+' 对于小车与钩码整体分析：a m M F )(+=联立上面两式求解得：)()()(m M m M gm M a '+'++'+'=拉小车的力F ：)()(1)()(m M m M gm M a m M F +'+'+'+'=+=当（M+m ）>>（)m M '+'时：g m M F )(+=4．画F a --和mM a +--1图象时应使所描的点尽量多地位于直线上，不在直线上的点尽量均匀分布在直线的两侧。

5．在验证a 与（M+m ）成反比时，横坐标选用mM +1，而不是（M+m ），原因是a——（M+m ）图线是曲线，不便直接观察a 与（M+m ）是否存在反比关系。

〖习题选编〗1．在验证牛顿第二定律的实验中，平衡摩擦力是： A 、不能将装砂的小桶通过滑轮系在小车上；B 、小车后的纸带必须连好，但打点计时器可以不打点；C、应使打点计时器打在小车所带纸带上的点迹间的距离相等；D每次改变小车的质量时，必须两再次平衡摩擦力。

专题十实验验证牛顿第二定律1、目的：验证牛顿第二定律（a = F m）2、原理：控制变量法。

（1）保证物体质量不变时，改变合外力大小，测出不同合外力的大小和对应加速度大小，得出加速度与合外力成正比关系。

（2）保证物体合外力不变时，改变物体质量大小，测出不同质量和对应加速度大小，得出加速度与质量成反比的关系。

从而验证了加速度与合外力成正比，与质量成反比。

3、器材与装置：器材：带定滑轮的长木板、小车、平台、打点计时器、低压交流电源、纸带、细线、砂桶、天平。

装置如图：4、实验步骤：(1)验证小车质量不变时，加速度与合外力成正比关系。

①（1）用天平测出小车和砝码的总质量.②平衡摩擦：不挂砂桶，垫高长板右端，轻推小车，给小车一个初速，调长板倾角使小车匀速运动（或打出纸带上的点间隔均匀）③按上图所示作好连接，先接通打点计时器电源，让打点计时器稳定打点后，再放开小车，取下纸带编出号码，天平测出砂和桶的总质量m，作好记录。

④改变砂的质量，重复步骤3。

⑤对纸带求加速度a和小车受的合力F（小车受的合力等于砂和桶的重力F=mg）。

⑥以合力F为横坐标，以加速度a为纵坐标，描点画出图象，当图象为过坐标原点的直线，便证明了加速度与合外力成正比。

(2)验证小车合外力不变时，加速度与质量成反比。

⑦保证砂和桶的总质量m不变（合外力不变），改变小车上砝码来改变小车的质量，测出小车的不同质量和对应的加速度，把相应的小车质量和加速度填入表中。

并算出小车质量的倒数1 M。

⑧以1M为横坐标，以加速度a为纵坐标，描点画出图象，当图象为过坐标原点的直线便证明了加速度与质量成正比。

注意：①平衡小车摩擦是为了消除摩擦对小车的合力的影响，使小车的合力等于细线对小车的拉力。

使小车质量远大于砂和桶的总质量，是为了使细线的拉力等于砂和砂桶的总重力，这两措施是为了实验中，使小车的合外力等于砂和砂桶的总重力（F = mg），使得测合外力比较简单。

如果用气垫导轨代替滑板就不用平衡小车摩擦力，如果在拉线与小车间加一个力的传感器，直接读出线对小车拉力就不用满足小车质量远大于砂和桶的总质量的条件。

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 测加速度 原理及变化一、实验目的1．会用控制变量法探究加速度a 与合力F 、质量M 的关系；2．掌握利用图像法处理实验数据的方法．二、实验器材一端有定滑轮的长木板、刻度尺、复写纸片和纸带、小车、盘、重物、电磁打点计时器、天平、砝码、托盘、导线．考点一 实验原理与实验操作本实验利用盘及盘中重物通过细绳牵引小车做加速运动的方法研究加速度a 与力F 、质量M 的关系．实验时采用控制变量法，共分两步研究：第一步，保持小车的质量不变，改变盘中重物的质量，测出相应的a ，验证a 与F 的关系；第二步，保持盘中重物的质量不变，改变小车上砝码的质量，测出小车运动的加速度a ，验证a 与M 的关系．实验应测量的物理量有：(1)小车及车上砝码的总质量M ：用天平测出．(2)小车受到的拉力F ：拉力近似等于盘和重物的总重力mg (盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的总质量)．(3)小车的加速度a ：通过打点计时器打出纸带，由a ＝a 1＋a 2＋a 33＝x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T 2计算出． 在“用DIS 探究牛顿第二定律”的实验中，装置如图S4­1(a)所示．(1)本实验是通过改变钩码质量来改变对小车的拉力，通过增加小车上的配重片来改变小车的质量，通过位移传感器测得小车的v -t 图像，通过求解斜率小车的加速度．(a) (b)图S4­1(2)图(b)为小车所受作用力不变时实验所得的a -1M 图像，从图像上可以看到直线不过原点，其原因是BD ．A ．钩码质量过大B ．轨道倾斜，左端偏高C ．轨道倾斜，右端偏高D ．小车与轨道间的摩擦未被平衡 由图（b ）所示a-图象可知，图象不过原点，在横轴上有截距，这是由于：轨道倾斜，左端偏高或小车与轨道间的摩擦偏大造成的，故BD 正确如图S4­2所示为用速度传感器探究小车获得的速度与小车受到的合力及运动位移关系的实验装置：该小组设计的思路是将小车从A 位置由静止释放，用速度传感器测出小车获得的速度．实验分两步进行：一是保持沙和沙桶的质量不变，改变速度传感器B 与A 位置的距离，探究小车获得的速度与小车运动位移的关系；二是保持速度传感器的位置不变，改如图S4­2所示为用速度传感器探究小车获得的速度与小车受到的合力及运动位移关系的实验装置：该小组设计的思路是将小车从A 位置由静止释放，用速度传感器测出小车获得的速度．实验分两步进行：一是保持沙和沙桶的质量不变，改变速度传感器B 与A 位置的距离，探究小车获得的速度与小车运动位移的关系；二是保持速度传感器的位置不变，改用速度传感器测出小车获得的速度．实验分两步进行：一是保持沙和沙桶的质量不变，改变速度传感器B 与A 位置的距离，探究小车获得的速度与小车运动位移的关系；二是保持速度传感器的位置不变，改变沙和沙桶的质量，探究小车获得的速度与小车所受合力的关系．图S4­2(1)实验中在探究三个物理量的关系时，采用的物理方法是控制变量法．(2)在探究小车获得的速度v 与小车运动位移x 的关系时，测出多组v 、x 的数据后作出的v 2­x 图像的形状是直线．(填“直线”或“曲线”)(3)在探究小车获得的速度与小车所受合力的关系时，要使沙和沙桶的重力等于小车受到的合力需要采取什么措施？平衡摩擦力■ 注意事项(1)在本实验中，必须平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不要把盘和重物系在小车上，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)安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与斜面平行，且连接小车和盘应在平衡摩擦力之后．(3)改变小车的质量或拉力的大小时，改变量可适当大一些，但应满足盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的总质量．盘和重物的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.(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处前按住小车．考点二 数据处理与误差分析1.数据处理(1)先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式a ＝Δx T 2计算加速度． (2)需要记录各组对应的加速度a 与小车所受牵引力F ，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示作用力F ，描点画出a -F 图像，如果图线是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比．再记录各组对应的加速度a 与小车和砝码的总质量M ，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a ，用横坐标表示总质量的倒数1M ，描点画出a -1M图像，如果图线是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比．2．误差分析(1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．(2)实验原理不完善引起误差．通过适当的调节，使小车所受的阻力被平衡，当小车做加速运动时，可以得到a ＝m M ＋mg ，T ＝mg M M ＋m ＝mg 1＋m M，只有当M ≫m 时，才可近似认为小车所受的拉力T 等于mg ，所以本实验存在系统误差．(3)平衡摩擦力不准造成误差．某同学利用图S4­3(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：(a)(b)图S4­3(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成非线性(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a -m 图线不经过原点，可能的原因是存在摩擦力．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是调节倾斜角以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车质量．1 用如图S4­4所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定．图S4­4(1)实验时，一定要进行的操作是A,B (填选项前的字母)．A ．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数B ．改变沙和沙桶的总质量，打出几条纸带C ．用天平测出沙和沙桶的总质量D ．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量(2)以弹簧测力计的示数F 为横坐标，以加速度a 为纵坐标，画出的a -F 图像可能正确的是图S4­5中的A (填选项字母)．图S4­5(3)若测出的a -F 图像的斜率为k ，则小车的质量为2/k ．某实验小组利用如图S4­6甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．(1)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M 和气垫导轨最右端高度h (见图甲)．关于“改变滑块质量M 和气垫导轨最右端的高度”的正确操作方法是A ．A ．M 减小时，h 增大，以保持二者乘积不变B ．M 增大时，h 增大，以保持二者乘积增大C ．M 增大时，h 减小，以保持二者乘积减小D ．M 减小时，h 减小，以保持二者乘积减小(2)做实验时，将滑块从图甲所示位置(气垫导轨右端)由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt 1、Δt 2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x ，用游标卡尺测得遮光条宽度d .则滑块加速度的表达式a ＝________(以上表达式均用已知字母表示)．如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为8.15mm.图S4­6■ 注意事项(1)如果a 与1M 是正比关系，则a -1M图像是直线，而若a 与M 是反比关系，则a -M 图像是曲线，在研究两个量的关系时，直线更易确定两者之间的关系，故本实验作a -1M图像．(2)在平衡摩擦力时，除了不挂盘和重物外，其他都应跟正式实验一样，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点间的距离相等．1．[2015·大连二诊] 某同学在“探究加速度与力的关系”实验中，按照正确操作步骤，得到了在不同合外力下的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等几条纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s ，将某同学在“探究加速度与力的关系”实验中，按照正确操作步骤，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5…，如图S4­7所示A 、B 、C 三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的．．图S4­7(1)打下计数点1时，纸带的速度大小为0.20m/s(保留两位有效数字，下同)；(2)打Ⅰ纸带时，物体的加速度大小是2.0m/s2；(3)在A、B、C三段纸带中，属于纸带Ⅰ的是B．2．[2015·兰州3月诊断] 在“探究加速度和力的关系”的实验中，某校的兴趣小组采用如图S4­8甲所示的传感器实验装置进行研究，计算机可通过位移传感器采集的数据直接计算出小车的加速度．实验时他们用钩码的重力作为小车所受外力，平衡好摩擦后，保持小车质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量．根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图乙所示)．甲乙图S4­8(1)分析此图线的OA段可得出的实验结论是小车质量不变时，其加速度与受到的合力成正比.(2)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是(C)A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大对小车和钩码分别应用牛顿第二定律，当m远小于M时可认为小车受到的合力等于钩码重力，如果钩码质量过大，则小车受到合力明显小于钩码重力，实验误差较大，a F图像偏离直线，C正确。

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/s2纸带取三个间隔,间隔t为0.08sa-F图由图得，斜率k=4.8073，M’=1k=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-1M图并作误差分析。

砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8 m/s2，则拉力F=5.88×10−2N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。

小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8 m/s2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=1k=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 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4 验证牛顿第二定律➢要点梳理一、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）学会利用图像处理数据。

二、实验原理探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量即小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码盘和砝码的质量不变，即力F 不变，改变小车的质量M，讨论加速度a与质量M的关系。

三、实验器材小车、砝码、钩码、细线、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、复写纸、托盘天平、刻度尺。

四、实验步骤1.称量质量——用天平测量小车的质量m0。

2.安装器材——按照如图所示的装置把实验器材安装好，只是不把悬挂钩码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。

3.平衡摩擦力——在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。

4.让小车靠近打点计时器，挂上钩码，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。

钩码的重力即为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并记录力和对应的加速度。

5.改变钩码的个数，重复步骤4，并多做几次。

6.保持钩码的个数不变，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。

计算小车和砝码的总质量m，并由纸带计算出小车对应的加速度，记录对应的质量和加速度。

7.改变小车上砝码的个数，重复步骤6，并多做几次。

五、数据处理1.计算加速度——先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。

2.作图像找关系——根据记录的各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，建立直角坐标系，描点画a-F图像，如果图像是一条过原点的倾斜直线，便证明加速度与作用力成正比。

再根据记录的各组对应的加速度a与小车和砝码总质量m，建立直角坐标系，描点画图像，如果图像是一条过原点的倾斜直线，就证明了加速度与质量成反比。

实验名称：小车在斜面上的运动实验目的：1. 通过实验验证牛顿第二定律的正确性。

2. 学习使用打点计时器测量小车在斜面上的加速度。

3. 探究影响小车加速度的因素。

实验器材：1. 小车一辆2. 斜面一个3. 打点计时器一台4. 电压表一台5. 导线若干6. 质量可调的砝码一套7. 量角器一个8. 米尺一把9. 记录本一个实验原理：牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。

公式表示为：F = ma，其中F为合外力，m为物体的质量，a为物体的加速度。

实验步骤：1. 将小车放在斜面上，调整斜面角度，使其与水平面成一定角度。

2. 将打点计时器固定在斜面底端，连接好电路。

3. 在小车上放置一个质量可调的砝码，确保小车质量不变。

4. 打开打点计时器，释放小车，记录小车在斜面上的运动轨迹。

5. 将小车在斜面上的运动轨迹进行测量，记录下小车在不同时间间隔内的位移。

6. 利用打点计时器记录的时间间隔和位移，计算出小车在不同时间间隔内的加速度。

7. 改变斜面角度，重复上述步骤，记录不同角度下小车的加速度。

8. 改变小车上的砝码质量，重复上述步骤，记录不同质量下小车的加速度。

实验结果：1. 小车在斜面上的加速度与斜面角度成正比。

2. 小车在斜面上的加速度与砝码质量成正比。

实验分析：1. 通过实验结果，可以验证牛顿第二定律的正确性。

在小车上施加的合外力为重力沿斜面方向的分力，与小车质量成正比，因此小车的加速度与质量成正比。

2. 实验中，小车在斜面上的加速度与斜面角度成正比，说明斜面角度越大，小车所受的合外力越大，加速度也越大。

实验结论：1. 牛顿第二定律在实验条件下得到了验证，合外力与加速度成正比，与质量成反比。

2. 斜面角度和砝码质量是影响小车加速度的主要因素。

注意事项：1. 实验过程中，要确保斜面角度的准确性，使用量角器进行测量。

2. 在记录数据时，要注意时间的单位，确保时间间隔的一致性。

验证牛顿第二定律实验报告一、实验目的1、探究加速度与力、质量的关系，验证牛顿第二定律。

2、学习使用打点计时器研究匀变速直线运动。

3、掌握利用图像处理实验数据的方法。

二、实验原理1、牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在它上面的合力成正比，与物体的质量成反比，即＄F ＝ ma$。

2、本实验中，通过改变小车所受的拉力来改变合力，通过在小车上增加砝码来改变质量。

利用打点计时器打出的纸带，计算小车的加速度。

三、实验器材1、附有定滑轮的长木板。

2、小车。

3、打点计时器。

4、纸带。

5、砝码。

6、细绳。

7、托盘和砝码。

8、刻度尺。

9、天平。

四、实验步骤1、安装实验装置将长木板平放在实验桌上，使其一端垫高，以平衡摩擦力。

将打点计时器固定在长木板的一端，连接好电源。

将细绳一端系在小车上，另一端通过定滑轮挂上托盘和砝码。

2、测量小车质量用天平测量小车的质量＄m_1$，并记录。

3、平衡摩擦力不挂托盘和砝码，轻推小车，使小车在长木板上匀速运动。

4、进行实验在小车上放上质量为＄m_2$ 的砝码，挂上托盘和砝码，使小车做匀加速运动。

接通打点计时器电源，释放小车，得到一条纸带。

改变托盘和砝码的质量，重复上述步骤，得到多组纸带。

5、数据处理选取一条清晰的纸带，舍去开头较密集的点，每隔 4 个点取一个计数点，依次标记为 A、B、C、D、E 等。

用刻度尺测量相邻计数点间的距离＄x_1$、＄x_2$、＄x_3$、＄x_4$、＄x_5$ 等。

根据匀变速直线运动的推论，计算小车的加速度＄a$。

五、实验数据记录｜实验次数｜小车和砝码总质量＄m$（kg）｜拉力＄F$（N）｜加速度＄a$（m/s²）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜六、实验数据处理1、以加速度＄a$ 为纵坐标，拉力＄F$ 为横坐标，绘制＄a F$ 图像。

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。

实验报告：验证牛顿第二定律一、实验目的1.验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。

2.掌握控制变量法在实验中的应用。

3.学会使用打点计时器和测量加速度、力等物理量。

二、实验原理根据牛顿第二定律，加速度a与作用力F成正比，与物体质量m 成反比，数学表达式为：F=ma。

三、实验步骤1.实验器材准备：打点计时器、纸带、一端固定有定滑轮的长木板、小车、小盘、砝码、导线、电源等。

2.安装实验装置：将打点计时器固定在长木板上，将纸带穿过打点计时器和小车，使小车可以靠近打点计时器。

3.调节平衡摩擦力：调节小车支架高度，使小车在无外力作用下滑动，观察小车是否做匀速直线运动。

若不是，则通过调节滑轮高度来改变斜面倾角，使小车做匀速直线运动。

4.挂上砝码盘，放入砝码，开始实验。

5.打开电源，释放小车，小车在砝码和盘的重力作用下开始加速运动，打点计时器在纸带上打下一系列点。

6.重复实验多次，每次改变砝码的质量或力的大小，记录数据。

7.处理数据，分析实验结果。

四、实验结果与分析数据记录：数据处理与分析：根据表格中的数据，我们可以看出：（1）在保持小车质量不变的情况下，作用力（砝码重力）与加速度成正比，即F=ma成立。

（2）在保持作用力不变的情况下，加速度与小车质量成反比，即F=ma 成立。

（3）当小车质量增大到原来的2倍时，加速度减小到原来的一半；当小车质量减小到原来的一半时，加速度增大到原来的2倍，这也验证了F=ma的正确性。

图线绘制：以砝码质量m为横轴，加速度a为纵轴，绘制散点图并添加趋势线，得到一条过原点的倾斜直线，进一步证明了F=ma的正确性。

五、结论总结通过本次实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。

实验过程中采用了控制变量法，通过改变砝码的质量和力的大小来改变加速度的大小，从而验证了牛顿第二定律的正确性。

同时，我们也学会了使用打点计时器和测量加速度、力等物理量的方法。

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。