验证牛顿第二定律(实验)
专题九 实验验证牛顿第二定律
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。
牛顿第二定律的实验
牛顿第二定律的实验引言：牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一，它表明物体的加速度与作用于物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
为了验证牛顿第二定律，科学家们进行了许多实验。
本文将介绍其中几个经典的牛顿第二定律实验，并解释实验结果与定律之间的关系。
实验一：斜面实验在斜面实验中，我们将一块小木块放在一个倾斜的平面上。
通过测量木块下滑的加速度和斜面的倾角，可以验证牛顿第二定律。
实验装置：- 斜面：具有一定倾角的平面。
- 小木块：质量为m的物体。
- 测量工具：包括测量斜面倾角的仪器和测量小木块加速度的装置。
实验步骤：1. 调整斜面的倾角，确保斜面保持稳定。
2. 将小木块放在斜面的顶端，并松开。
3. 记录木块下滑的时间t。
4. 根据木块的下滑距离和时间，计算出木块的加速度a。
实验结果：根据实验数据的分析，我们可以得到木块的加速度与斜面倾角成正比。
这与牛顿第二定律的预测相符，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。
实验二：弹簧实验在弹簧实验中，我们将一块质量为m的物体挂在弹簧上，并通过测量弹簧的伸长量和物体的加速度来验证牛顿第二定律。
实验装置：- 弹簧：具有一定的弹性系数。
- 物体：质量为m的物体。
- 测量工具：包括测量弹簧伸长量和物体加速度的装置。
实验步骤：1. 将物体挂在弹簧上，使其达到平衡位置。
2. 施加一个水平方向的力F，使物体开始运动。
3. 记录物体的加速度a和弹簧的伸长量x。
4. 根据弹簧的弹性系数k和伸长量x，计算出物体所受的力F。
实验结果：实验数据的分析显示，物体的加速度与所受的力成正比。
这与牛顿第二定律的预测一致，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。
实验三：自由落体实验在自由落体实验中，我们通过测量物体自由下落的加速度来验证牛顿第二定律。
实验装置：- 物体：质量为m的物体。
- 测量工具：包括计时器和测量下落距离的装置。
实验步骤：1. 将物体从一定高度h自由下落。
2. 记录物体下落的时间t。
牛顿第二定律的验证
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 ∆。
高中物理牛顿第二定律验证实验
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。
验证牛顿第二定律实验(经典实用)
验证牛顿第二定律实验（经典实用）牛顿第二定律是物理学中最基本的定律之一，它描述了力、质量和加速度之间的关系。
根据牛顿第二定律，当一个物体受到某个力时，它将产生一个与该力成正比的加速度。
为了验证这个定律，我们进行了以下实验。
材料和设备：1. 测力计2. 密度计3. 弹簧锁定器4. 钩子5. 不同质量的球（如网球、篮球等）6. 直尺7. 计时器实验步骤：1. 将测力计连接到弹簧锁定器上，并挂在墙上。
确保测力计在水平位置上。
2. 将一个球放在钩子上，用密度计测量球的质量，记录下来。
3. 将钩子连接到测力计上，并使球悬挂在测力计下部。
4. 确保测力计和球都处于静止状态，开始记录时间。
5. 用手推动球，使其产生运动，同时用计时器记录球的运动时间。
6. 通过观察测力计的读数，记录下球运动时受到的力。
7. 重复以上步骤，使用不同质量的球进行实验。
8. 将记录的数据绘制成图表，将加速度与受力之间的关系进行对比。
实验结果：根据实验数据，我们得出以下结论：1. 受力和球质量之间具有线性关系，即受力越大，球的加速度越大。
这符合牛顿第二定律的描述。
2. 每种球的加速度都不相同，这是由于不同球的质量不同，受到的力也不同。
3. 当球的质量增加时，受到的力也相应增加，但加速度的增长速度较慢。
这与牛顿第二定律中的质量项有关。
结论：实验结果证实了牛顿第二定律的正确性。
根据实验数据，受力和加速度具有线性关系，为F=ma。
这个定律被广泛应用于物理学、工程学和其他领域，对于理解运动的本质和设计新技术发挥重要作用。
牛顿第二定律的实验验证
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。
实验二：验证牛顿第二定律
实验二：验证牛顿第二定律实验目的：1. 验证牛顿第二定律。
2. 掌握用控制变量法研究三个物理量之间关系。
3. 利用图象寻求物理规律。
实验原理：m F a ∑=实验设计：控制变量法：m 一定时，F a ∝F 一定时，m a 1∝测量小车在恒力作用下的匀加速直线运动实验仪器：电火花计时器（电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、毫米刻度尺、导线、50Hz 交流电源（低压交流电源）、天平、砝码实验操作：1.摆放好实验装置，把纸带穿过打点计时器（从墨片下方穿过），并把纸带的一端固定在小车的后面。
先不挂钩码，缓慢抬高木板固定打点计时器的一端，直至小车恰好开始下滑，固定木板。
2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，记录钩码质量,m 和小车质量m 。
3.小车停在靠近打点计时器处，接通电源，释放小车，打出纸带，做好标记。
4.保持小车质量m 不变，改变钩码质量,m ，记录入表格。
换上新纸带，重复3次。
5.保持钩码质量,m 不变，改变小车质量m，记录入表格。
换上新纸带，重复3次。
6.整理仪器。
表一：m 一定表二：一定图1 图2实验分析： 1.逐差法计算a 。
2.根据表一作F a -图线。
3.根据表二作m a 1-图线。
实验结论：在误差允许范围内，小车m 一定时，F a ∝；F 一定时，m a 1∝即：m F a ∑∝实验注意事项：1.平衡摩擦力。
2.不作m a -图线。
3.图线一定是过原点的直线。
4.图线不过原点的原因。
实验 验证牛顿第二定律
外力成正比”的结论，下列说法正确的是________(填选项前的字母)。
A.三组实验中只有甲同学的实验需要平衡摩擦力
B.三组实验都需要平衡摩擦力
C.三组实验中只有甲同学的实验需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M
的条件
D.三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M的条件
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实验基础梳理
解析 (1)B 点的瞬时速度为 vB＝AB4＋TBC＝（6.19＋4×6.700.0）2 ×10－2 m/s≈ 1.6 m/s，由逐差法求解小车的加速度，a＝（CD＋D4E×）（－2T（）A2B＋BC） ＝（7.21＋7.742×－（6.01.90－4）6.270）×10－2 m/s2≈3.2 m/s2。
答案 (1)控制变量法 (2)①平衡摩擦力 ②沙和沙桶的总重力 (3)B
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实验基础梳理
实验热点突破
拓展训练1 如图3所示，某学生实验小组定量探究加速度与力、质量的关系。实验 时使小车在砝码和托盘的牵引下运动。
图3 (1)实验室准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及如图所示的器材。若 要完成该实验，必需的实验器材还有________________。 (2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木 板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
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实验基础梳理
实验热点突破
拓展训练2 为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如 图4所示的实验装置，小车质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器，丙图中M 包括小车和与小车固连的滑轮)，钩码总质量用m表示。
甲
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乙
实验基础梳理
实验热点突破
丙
验证牛顿第二定律完整版
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。
验证牛顿第二定律实验报告
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。
验证牛顿第二定律实验
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。
验证牛顿第二定律(实验)
例 1 图 15－1 是某同学做验证牛顿第二定律的实验 时正要打开电源进行实验的情况．指该同学的几个错误．
例 1 (1)未平衡摩擦力；(2)应使用低压交流电源；(3) 拉小车的细线应与木板平行；(4)小车应靠近打点计时 器；(5)打点计时器应置于木板右端
[点评] 本实验中，平衡摩擦力是重要的一步，如果 没有平衡摩擦力，小车的加速度就不能与拉力 F 成正比， 导致实验失败．使用直流电源则无法让打点计时器正常 工作．每次实验时，小车应尽量靠近打点计时器，并应 先接通电源．
4.改变拉力和小车与砝码质量后,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.
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或过疏,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,而相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s.
a mg M m
F M mg M m
当M﹥﹥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg。
2、控制变量法：
2、控制变量法： （1）保持小车的质量M不变，改变m （即拉力）的大 小，测出相应的a，探究a与F的关系； （2）保持m（即拉力）不变，改变M的大小，测出小 车运动的加速度a，探究a与M的关系．
果图象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与小车和砝码总质量M,然后建立直角坐标系,用
纵坐标表示加速度a,横坐标表示总质量的倒数 1 ,描点画a 1 图象,
牛顿第二定律实验
牛顿第二定律实验牛顿第二定律是经典力学中的一个基本定律，描述了力对物体运动状态的影响关系。
它可以表达为：当作用在一个物体上的力F产生加速度a时，物体的质量m与加速度a之间存在着直接正比的关系，即F = ma。
为了验证牛顿第二定律，我们可以进行一系列实验。
首先，我们需要准备实验所需的材料和装置。
实验中常使用的材料包括弹簧、滑轮、轻质绳子、各类质量不同的物体等。
接下来，我们需要设计实验的过程。
一种常见的实验方法是通过测试物体在不同受力下的加速度来验证牛顿第二定律。
具体操作如下：1. 将弹簧固定在一个水平桌面上，并将一端绑在一个铁块上。
2. 通过滑轮和绳子，将另一端的弹簧连接到另一个铁块上，使绳子拉直。
3. 测量铁块的质量m，设定一个初始拉力F（如使用质量砝码）。
4. 用手将铁块拉开一段距离，然后放手让弹簧回到平衡位置，并开始计时。
5. 在一定时间范围内记录铁块回到平衡位置所经过的时间t，并重复多次实验得到平均值。
6. 根据平均回归时间t和质量m计算加速度a，通过牛顿第二定律的公式F = ma，计算出受力F。
7. 通过改变初始拉力F或改变质量m，多次重复实验，得出多组加速度a和受力F的关系。
通过上述实验证明，我们可以不断重复实验，获得多组加速度a和受力F的数据。
如果数据的关系符合牛顿第二定律的F = ma公式，那么就验证了牛顿第二定律。
这个实验的应用非常广泛。
在工程领域，牛顿第二定律被广泛用于设计各种机械系统，例如汽车、火箭等。
通过控制受力以及利用牛顿第二定律来计算加速度，工程师可以设计出更高效的机械系统。
此外，牛顿第二定律还有许多其他专业性的应用。
例如，在运动学和动力学领域，牛顿第二定律是解决问题的基本工具之一。
研究物体的加速度和受力关系可以帮助我们理解和预测各种力学现象，如运动轨迹、撞击效应等。
此外，牛顿第二定律还可以与其他物理定律相结合，来解释更加复杂的现象。
例如，与牛顿万有引力定律结合，可以解释行星运动和其他天体运动的规律。
验证牛顿第二定律的实验
验证牛顿第二定律的实验引言：牛顿第二定律是经典力学的基本定律之一，它描述了物体的运动与所受力的关系。
为了验证牛顿第二定律，科学家们进行了许多实验。
本文将介绍其中一种经典的实验，以验证牛顿第二定律的准确性。
实验目的：通过实验验证牛顿第二定律，即力等于物体质量乘以加速度。
实验器材：1. 一台光滑水平桌面2. 一根轻质滑轮3. 一根光滑绳子4. 一块质量较小的物体5. 一组测力计实验步骤：1. 将滑轮固定在桌面上，并将绳子绕在滑轮上。
2. 将质量较小的物体绑在绳子的一端，使其悬挂在滑轮上。
3. 将另一端的绳子通过测力计，使其悬挂在桌面的边缘。
4. 通过调整测力计的位置，使绳子保持水平，并且质量较小的物体悬挂在空中。
5. 记录下测力计的示数。
实验原理：根据牛顿第二定律的公式 F = ma，其中 F 表示力，m 表示物体的质量，a 表示物体的加速度。
在本实验中，由于绳子和滑轮的存在，使得力的方向改变，因此需要通过测力计来测量物体受到的力。
实验结果：根据实验记录的测力计示数，可以计算出物体受到的力。
同时，通过测量物体的质量，可以计算出物体的加速度。
将这些数据代入牛顿第二定律的公式，即可验证牛顿第二定律的准确性。
实验分析：通过多次实验的数据统计与计算，可以得出结论：在给定质量下，物体所受的力与加速度成正比。
这符合牛顿第二定律的描述。
实验误差：在实际的实验过程中，可能会存在一些误差。
例如，测力计的示数可能存在一定的误差；绳子和滑轮的摩擦力也可能对实验结果产生一定的影响。
为了减小这些误差，可以通过多次实验取平均值，以提高实验结果的准确性。
实验应用：牛顿第二定律是力学中的重要定律，广泛应用于各个领域。
例如，汽车的运动学分析、机械系统的设计与优化、火箭的发射等等，都离不开牛顿第二定律的应用。
结论：通过本实验的验证，我们可以得出结论：牛顿第二定律描述了物体的运动与所受力的关系，力等于物体质量乘以加速度。
这一定律对于理解和解释物体运动的规律具有重要意义，也为各个领域的工程应用提供了基础。
验证牛顿第二定律实验
验证牛顿第二定律实验引言:牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一，它描述了物体运动时受到的力与物体加速度之间的关系。
为了验证牛顿第二定律，科学家们进行了一系列实验。
本文将介绍一种常见的实验方法，通过该实验可以直观地验证牛顿第二定律的正确性。
实验目的：通过实验验证牛顿第二定律，即力等于物体质量乘以加速度。
实验器材：1. 弹簧测力计2. 平滑水平桌面3. 一块小木块4. 弹簧5. 牛顿秤实验步骤：1. 将平滑水平桌面放置在实验台上。
2. 将弹簧测力计固定在实验台上，保证它处于竖直方向。
3. 将小木块放在水平桌面上，并将弹簧连接到小木块上。
4. 使用牛顿秤在弹簧上施加不同大小的力，并记录每个力的数值。
5. 记录小木块在不同施加力下的加速度。
6. 分别计算每个力下的加速度，并绘制出力与加速度的关系曲线。
7. 根据实验数据，验证牛顿第二定律的正确性。
实验原理：牛顿第二定律表明，物体所受合外力等于物体的质量乘以加速度。
即 F = m * a，其中 F 为物体所受合外力，m 为物体的质量，a 为物体的加速度。
在本实验中，通过施加不同大小的力后测量小木块的加速度，即可验证牛顿第二定律。
实验结果分析：根据实验数据，我们可以绘制出力与加速度的关系曲线。
根据牛顿第二定律的公式F = m * a，我们可以得到一条直线，斜率为小木块的质量。
如果实验结果符合这条直线，即表示牛顿第二定律得到了验证。
实验结论：通过实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。
实验结果表明，物体所受合外力等于物体质量乘以加速度。
这一定律在各种情况下都成立，是经典力学的基石之一。
实验误差分析：在实际实验中，由于外界环境的影响，很难完全消除误差。
例如，桌面的摩擦力、弹簧的弹性等都会对实验结果产生一定影响。
为了减小误差，我们可以采取一些措施，如使用更精确的实验器材、多次重复实验并取平均值等。
实验应用：牛顿第二定律在物理学中具有广泛的应用。
它可以用来解释和预测各种物体的运动行为，如机械系统的运动、天体运动、流体的运动等。
高考物理实验-验证牛顿第二定律
验证牛顿第二定律知识元验证牛顿第二定律知识讲解一、实验目的1．学会用控制变量法验证牛顿第二定律2．掌握利用图象处理实验数据的方法二、实验原理本实验中，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．三、实验器材小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫块，打点计时器，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺．四、实验步骤1．用天平测出小车的质量M和盘的质量m0，把数值记录下来．2．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，直至不挂盘和重物的小车刚好能在斜面上保持匀速直线运动为止．4．将盘和重物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，改变盘中重物的质量，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，将记录的数据填写在表格内．6．建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系中描点，画出相应的图线，探究a与F的关系．7．保持盘和重物的质量不变，改变小车的质量（在小车上增减砝码），探究a与M的关系．五、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，改变量应尽可能大一些，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前按住小车．六、误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器间隔距离的测量误差，细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差.2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用重物的重力代替小车受到的拉力（实际上受到的拉力要小于重物的重力），存在系统误差.重物的质量越接近小车的质量，误差越大，反之，重物的质量越小于小车的质量，误差就越小.3．平衡摩擦力不准造成误差.在平衡摩擦力时，除了不挂盘和重物外，其他的都应跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），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．例题精讲验证牛顿第二定律例1.如图甲所示装置可以用来测量“摩擦因数”、“探究加速度与合外力、质量的关系”，也可以用来“探究功与速度变化的关系”和“验证机械能守恒定律”等。
牛顿第二定律的验证实验报告
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)
实验步骤
02
准备实验器材
光滑长木板
提供无摩擦力的表面，确 保实验结果的准确性。
小车
用于放置砝码并沿木板滑 动，需保证质量均匀分布。
砝码
提供小车所需的额外质量， 以便研究加速度与质量的 关系。
准备实验器材
细绳
连接小车与滑轮，传递拉力。
进行实验的过程中，学生需要掌 握基本的实验技能，如测量、数 据记录、误差分析等，对于提高 学生的实验能力和科学素养具有
重要意义。
拓展科学思维
通过对实验数据的分析和讨论， 学生可以更深入地理解物理概念 和定律，拓展科学思维，培养分
析问题和解决问题的能力。
对未来研究的建议
提高实验精度
为了更准确地验证牛顿第二定律，可以采用更精确的测量 仪器和方法，减小实验误差，提高数据的可靠性。
表格行数
根据实验次数确定，一般至少进行3次实验以减 小误差
数据处理方法
计算平均值
线性拟合
对多次实验的数据求平均值，以减小 随机误差
对实验数据进行线性拟合，得到物体 质量、施加力与加速度之间的关系式
绘制图表
根据实验数据绘制物体质量-加速度、 施加力-加速度等图表，直观展示实验 结果
误差分析
误差来源
线性关系确认
实验数据表明，在误差允许范围内， 作用力与加速度之间、质量与加速度 之间均存在良好的线性关系，进一步 证实了牛顿第二定律的线性特征。
实验意义与价值
验证物理定律
该实验是物理学中一项重要的基 础实验，通过验证牛顿第二定律， 巩固了经典力学理论的基础，为 后续学习和研究提供了坚实的支
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三．实验器材 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木
板，小盘，细绳，夹子，低压交流电源，导线，天平，刻度尺， 砝码。
四、实验步骤(如图所示)
1.用天平测量小盘的质量m0和
小车的质量M0。 2.把一端附有定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。
五、数据处理
1.需要计算各种情况下所对应的小车加速度,可使用“研究匀变速直
线运动”的方法:先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,根
x
据公式a= T 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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a F图象,如
果图象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与小车和砝码总质量M,然后建立直角坐标系,用
纵坐标表示加速度a,横坐标表示总质量的倒数 1 ,描点画a 1图象,
M
M
如果图象是一条过原点的直线,就证明了加速度与质量成反比.
六、注意事项
六、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. 3.每条纸带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.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。计算小盘和砝码的重力，即为小 车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入 表(一)中。
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,
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。
a mg M m
F M mg M m
当M﹥﹥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg。
2、控制变量法：
2、控制变量法： （1）保持小车的质量M不变，改变m （即拉力）的大 小，测出相应的a，探究a与F的关系； （2）保持m（即拉力）不变，改变M的大小，测出小 车运动的加速度a，探究a与M的关系．
实验四 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.验证牛顿第二定律. 3.掌握利用图象处理数据的方法.
二、实验原理 1、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
制变量法研究加速度与力和质量的关系。如图所示，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：
（双选）在验证牛顿第二定律的实验中，以下说法正确的是
( BD ) A.平衡摩擦力时，重物应用细线通过定滑轮系在小车上 B.实验中始终保持小车和砝码的质量远远大于重物的质量 C.实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内 砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速 度与质量成反比 D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中 纸带也要受到阻力
让小车在木板上滑动打出纸带.计算砝码和小车的总质量M,并由纸
带计算出小车对应的加速度。
7.改变小车上砝码的个数,重复步骤6,并将所对应的质量和加速度填
入表(二)中.
实验次数
表(一)
加速度a/(m·s-2)
小车受力F/N
1
2
3
4
实验次数
1 2 3
表(二)
加速度a/(m·s-2)
小车和砝码的总质量 M/kg
变式题 BD [解析] 平衡摩擦力时，纸带必须连 好，细线则不能系在小车上，故 A 错，D 对；小车和 砝码的总质量应远大于重物的质量，故 B 对；若横坐 标表示小车和车内砝码的总质量，则 a－M 图是双曲线， 不是直线，故 C 错．
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装
置如图 15－4 甲所示． (1)在小车某次运动过程中，打出了一条纸带如图 15－4
例题讲解
例 1 图 15－1 是某同学做验证牛顿第二定律的实验 时正要打开电源进行实验的情况．指该同学的几个错误．
例 1 (1)未平衡摩擦力；(2)应使用低压交流电源；(3) 拉小车的细线应与木板平行；(4)小车应靠近打点计时 器；(5)打点计时器应置于木板右端
[点评] 本实验中，平衡摩擦力是重要的一步，如果 没有平衡摩擦力，小车的加速度就不能与拉力 F 成正比， 导致实验失败．使用直流电源则无法让打点计时器正常 工作．每次实验时，小车应尽量靠近打点计时器，并应 先接通电源．
【例2】在探索a与F、m关系的实验中备有下列 器材：
A．打点计时器；B．天平；C．秒表；D．低 压交流电源；E．电池；F．纸带； G．细绳、 砝码、小车、砂和桶。 其中多余的器材是______C__E_______． 缺少的器材是_附__有__定__滑__轮__的__长__木__板__、__刻__度_．尺
4.改变拉力和小车与砝码质量后,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.
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或过疏,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,而相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s.