速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
实验04 验证牛顿第二定律(解析版)
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。
大一下物理实验【实验报告】 用气垫导轨研究物体的运动
东南大学物理实验报告姓名学号指导老师日期座位号报告成绩实验名称用气垫导轨研究物体的运动目录预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)实验仪器 (2)实验中的主要工作 (2)预习中遇到的问题及思考 (3)实验原始数据记录 (4)实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………实验目的：1、了解气垫导轨的工作原理2、掌握利用气垫导轨测量运动物体的加速度和重力加速度3、验证牛顿第二运动定律实验仪器（包括仪器型号）：仪器名称型号规格生产厂家仪器编号气垫导轨和附件MUJ-6B电脑通MUJ-6B用计数器天平试验中的主要工作：实验一：1、练习通用计数器的基本使用2、调平气垫导轨：①粗调:在导轨中部相隔50cm放置两个光电门，接通气源确定导轨通气良好，然后调节导轨的调平螺钉，使滑块在导轨上保持不动或稍微左右摆动。
②细调: 设置计数器在S2功能，给滑块一个适当的初速度，观察滑块经过前后光电门的时间t1，t2，仔细调节调平螺钉，使t1 略小于t2即可。
实验二：1、打开MUJ-6B电脑通用计数器，选择加速度功能，设置挡光片宽度值2、安置光电门A和B，取S=|X B-X A|=50.0cm，在滑块上安装挡光片和小钩套，打开气源，调整导轨水平3、利用小滑块，配重块4块，砝码1只，砝码盘等附件验证a1/M的关系4、利用小滑块，配重块4块，砝码5只，砝码盘等附件验证F a的关系预习中遇到的问题及思考：1、在实验中如何调节导轨水平？答：先进行粗调，在导轨中部相隔50cm放置两个光电门，接通气源确定导轨通气良好，然后调节导轨的调平螺钉，使滑块在导轨上保持不动或稍微左右摆动。
《大学物理(一)》实验报告(速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证)
（8） 实验时，在保持总质量 m不变的情况下，改变合外力 Fi =m2ig，即逐次改变砝码盘中砝码的质量，测 出系统相应的加速度 ai 。如果在实验误差允许的范围内式（ 9）成立，
（ 9） 则验证了 m不变的情况下， a 与 F 成正比。还可以利用上述 a 和 F 数据作 a～F 关系图，若为直线，则 可验证式（ 8），即 a 与 F 成正比。 （2）当保持系统所受合外力 F=m2g不变时，加速度 a 的大小应与系统的总质量 m=m1+m2成反比，即
出加速度。
测量加速度。据此计算加速度有多种方法，其中一种方法是根据式（
4）由作图法求
（ 4） 实验时固定初位置 x0（光电门 1 的位置），改变不同的末位置
x（光电门 2 的位置），使物体（滑块）
从静止开始运动，测出相应的运动时间 t ，作
关系图线。如果是直线，说明物体作匀加速运动，
直线的斜率为
。
以上介绍了 3 种测量加速度 a 的方法。具体测量时先把气垫导轨调水平，再使滑块在水平方向受到一
，气垫对滑块的漂浮力为 N，此二力相平衡，滑块在垂直方向受到的
合外力为零。滑块在水平方向上受到细线的拉力，此力为重物作用于细线所产生的张力 和滑块及细线所受的粘滞阻力及空气阻力忽略不计，则有
T，由于气垫导轨
（ 6） 式中 a 为运动系统的加速度，根据式（
6）有
（7）
在式（ 7）中，若令 m=m1+m2表示运动物体系统的总质量， F=m2g表示物体系统在运动方向所受的合外 力，则式（ 7）即为式（ 5） F=ma。根据式（ 7），验证牛顿第二定律可分为以下两步来完成。
《大学物理(一)》实验报告验证牛顿第二定律-气垫导轨实验(一)
在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
（1）由 测量加速度
在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为
三、实验器材
气垫导轨、光电计时系统、滑块、砝码、质量块（铁块）等。
四、实验内容
1．调节气垫导轨和光电计时系统
调整气垫导轨水平，达到细调水平要求，即滑块往返一次 。调整光电计时系统处于正常工作状态。具体调节方法请参阅附录一和附录二。
2．验证物体系统总质量不变时加速度与合外力成正比
保证物体系统总质量不变，逐步增加砝码盘中砝码的质量，改变外力5次。每一外力下分别记录滑块经过两个光电门的时间 和 ，重复测量6次。
（4）
实验时固定初位置x0（光电门1的位置），改变不同的末位置x（光电门2的位置），使物体（滑块）从静止开始运动，测出相应的运动时间t，作 关系图线。如果是直线，说明物体作匀加速运动，直线的斜率为 。
以上介绍了3种测量加速度a的方法。具体测量时先把气垫导轨调水平，再使滑块在水平方向受到一恒力的作用，那么滑块的运动就是匀加速直线运动；也可先把气垫导轨调水平，然后将其一端垫高h高度，使气垫导轨倾斜，滑块在倾角为θ的导轨上面下滑，其运动也是匀加速直线运动。
5．掌握验个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物体在Δt时间内的平均速度为 ，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度
实验报告4《验证牛顿运动定律》
实验步骤
小车，砝码，小桶，砂，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，托盘天平及砝码，米尺。
数据处理
吉林省白城市第一中学物理实验报告
实验名称
探究加速度与力、质量的关系
实验目的
1.学会用控制变量法探究物理规律；
2.探究加速度与力、质量的关Βιβλιοθήκη 。实 验 人指导教师
日 期
实验器材
小车，砝码，小桶，砂，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，托盘天平及砝码，米尺。
实验原理
1.保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，分析加速度与力的关系。
数据处理
实验结论
由图2知，图线为一条________，这就说明质量不变时，加速度与它所受作用力成________。
由图3知，图线为一条________，这就说明作用力不变时，加速度与它的质量成________。
误差分析
注意事项
教师评语
高中物理力学实验
高中物理力学实验力学是物理学的一个重要分支，是研究物体运动规律的科学。
在高中物理学课程中，力学实验是非常重要的一部分，通过实验，学生可以更直观地感受物理规律，巩固所学知识。
本文将介绍几个常见的高中物理力学实验，帮助学生更好地理解力学知识。
一、简单机械实验1. 斜面静摩擦系数测定实验实验目的：通过斜面静摩擦系数测定实验，了解斜面上物体受力情况，掌握斜面静摩擦系数的测定方法。
实验器材：斜面、物块、滑轮、吊轮、测力计等。
实验步骤：1）将斜面安装在水平桌面上，测定斜面的角度θ。
2）在斜面上放置一个物块，调整物块位置使其保持静止。
3）利用滑轮和吊轮的组合，在物块上方悬挂一个测力计，测量斜面上物块所受静摩擦力的大小。
4）根据实验数据计算出斜面静摩擦系数μ。
2. 弹簧振子实验实验目的：通过弹簧振子实验，研究弹簧振子的振动规律，了解振动的基本特性。
实验器材：弹簧、振子、计时器等。
实验步骤：1）将一个挂有一定质量的物块的弹簧挂置于支架上，并拉开物块，使其产生振动。
2）用计时器测量振子的振动周期T。
3）改变物块的质量，重新测量振动周期T。
4）根据实验数据分析，探讨弹簧振子振动周期与质量、弹簧刚度之间的关系。
二、动力学实验1. 牛顿第二定律验证实验实验目的：通过牛顿第二定律验证实验，验证牛顿第二定律关于物体受力和加速度之间的定量关系。
实验器材：吊轮、吊坠、测力计等。
实验步骤：1）将一块质量为m的物块用细绳吊挂于吊轮上，并在物块下方挂上一个测力计。
2）测量物块的质量m，并在实验过程中测量不同拉力情况下的加速度a和物块所受拉力F。
3）利用牛顿第二定律公式F=ma，验证实验数据与理论计算值的符合程度。
2. 动量守恒实验实验目的：通过动量守恒实验，验证封闭系统内动量守恒定律。
实验器材：空气瞬时阀、气泵、气压计等。
实验步骤：1）将一根空气鼓吹管封闭在一根底部封盖的可移动塑料圆柱体中，在塑料圆柱体上钻一个小孔，紧靠塑料圆柱体底部，再在小孔处插上一根气压计，并用适当薄膜将气压计正面封闭，然后用适当胶裂封闭气压计所在口适当较高之处。
高考物理一轮复习(新高考版2(粤冀渝湘)适用) 第3章 实验四 验证牛顿运动定律
解析 平衡摩擦力时，应不挂沙桶， 只让小车拖着纸带在木板上做匀速 运动，选项A错误； 平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选 项B正确； 小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小 车，选项C错误；
12
(2)将沙和沙桶的总重力 mg 近似地当成小车所受的拉力 F 会给实验带来 系统误差.设小车所受拉力的真实值为 F 真，为了使系统误差mgF－真F真<5%， 小车和砝码的总质量是 M，则 M 与 m 应当满足的条件是Mm<__0_._0_5___.
6.误差分析 (1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实 际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力. (2)平衡摩擦阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、 纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.
02
考点一 教材原型实验
例1 (2020·山东模拟)某同学利用如图2甲所示的装置探究加速度与物体 受力、物体质量的关系.实验时，把数据记录在表格中，数据是按加速度 大小排列的，第8组数据中小车质量和加速度数据漏记.
12
解析 在本实验中认为细线的拉力 F 等于沙和沙桶的总重力 mg，由此造 成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得：a＝FM真，对整体， 根据牛顿第二定律得：a＝Mm＋gm，且mgF－真F真<5%，解得：Mm<0.05.
12
(3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数
1 a
m 图象.
4.数据处理
(1)利用逐差法或v－t图象法求a.
(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，
说明a与F成正比. (3)以a为纵坐标，m1 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线， 就能判定a与m成反比.
2021高三物理学案：第三章 实验四验证牛顿运动定律 含答案
实验四验证牛顿运动定律ZHI SHISHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固一、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。
3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律.二、实验原理如图所示，在探究加速度a与合力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系;再控制小盘和盘中砝码的质量m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、实验步骤(1）称量质量：用天平测量小盘的质量和小车的质量M。
(2)安装器材:按图把实验器材安装好，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：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车匀速下滑.这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力沿斜面向下的分力平衡。
（4）小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码。
（5)保持小车的质量M不变，改变小盘和盘中砝码的质量m，重复步骤（4).（6)保持小盘和盘中砝码的质量m不变，改变小车质量M，重复步骤(4）。
四、数据处理(1)在“探究加速度与力的关系”实验中，以加速度a为纵坐标、力F为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点。
如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比；（2）在“探究加速度与质量的关系”实验中，“a与M成反比”实际上就是“a与错误!成正比”，以a为纵坐标、以错误!为横坐标建立坐标系，如果a－错误!图线是一条过原点的直线，就能判断a与M 成反比——“化曲为直”法。
注意：两个图象斜率的物理意义：a－F图线的斜率表示小车和车中砝码质量的倒数,即错误!;a－错误!图线的斜率表示小车受到的合力,即小盘和盘中砝码的重力mg.五、注意事项(1）平衡摩擦力中的“不重复”：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。
大学物理实验实验20 气垫导轨在力学实验中的应用
物理实验教学中心
实验背景
气垫导轨是力学实验中基础的实验仪器之一。 利用导轨表面的小孔喷出的压 缩空气，使导轨表面与滑块之间形成一层很薄的“气垫”将滑块浮起，使滑块在 导轨上作近似无摩擦的滑动，从而大大提高了实验的准确度。利用气垫导轨，可 研究和观察在近似无阻力的情况下物体的各种运动规律， 如速度、 加速度的测定， 牛顿运动定律和守恒定律的验证，碰撞和简谐振动的研究。 气膜厚度（或滑块浮高）直接影响滑块运动时所受到的黏滞性阻力。气膜越 厚，黏滞阻力越小。所以严格说来，不能把滑块在气垫导轨上的运动作为理想的 无摩擦运动。实际上，不仅存在黏滞性阻力，还有周围空气对滑块的阻力和气流 的水平分速度造成的作用力，而且，这些阻力是随滑块速度而变化的。气垫导轨 上某些实验误差较大的部分原因正是由于忽略了这些阻力， 但这些阻力终究比其 他力学实验摩擦力小得多， 只要使用得当， 它仍不失为定量研究许多物理现象的 一种良好工具。
气垫导轨调整水平后，将砝码盘用细线跨过滑轮穿过端盖上 小孔与滑孔相连，利用砝码盘与砝码的重力为牵引力 F使滑块作 匀加速运动，此时运动系统的质量m由砝码盘、砝码和滑块的质 量组成。实验中只要逐次将滑块上的砝码加到砝码盘上，并依
a 次利用式
2 B2 A
2S
测量ai。该过程相当于运动系统的质量不变，
而外力在变化。如果Fi和ai成正比，牛顿第二定律就成立。
实验内容与步骤
① 小心安装、调节导轨上的滑轮，使其转动自如又松紧适中。 ② 调整导轨的水平状态。 ③ 将拴在砝码盘上的线跨过滑轮并通过端盖上的小孔挂在滑块上的小钩上。 ④ 选好滑块起始位置，装好挡光片。将两个光电门拉开一定的距离固定在气垫底座 上。注意当砝码盘着地前，滑块要能通过靠近滑轮一侧的光电门，并测出两光电门的中 心距离 S。 ⑤ 在滑块上放置两个砝码，让滑块依次在砝码盘、砝码盘加一个砝码（滑块上放置的 两个砝码之一） 、砝码盘加两个砝码的重力 Fi(i=1,2,3)作用下运动，分别记录滑块经过两个 光电门的即时速率 i1 和 i 2 ； i1 r / ti1、i 2 x / ti 2 （ x 为挡光片的计时宽度，ti1 和 ti2 分 别通过计时宽度所用的时间） ，计算 ai，在毫米方格纸上作 Fi-ai 图线，观察该图线是否为过 原点的直线。 ⑥ 取掉滑块小钩上的砝码盘，测量完气垫导轨长度 L 后将气垫导轨一端螺钉用高度为 h 的垫块垫高。 ⑦ 选好滑块起始位置，装好挡光片。将光电门的距离按步骤④适当拉大并固定，记录 两光电门中心距离 S1。 ⑧ 自由释放滑块，记录滑块经过两个光电门的即时速率 1 和 2 ，算出 a，即可算得本 地重力加速度。
大学物理实验报告(验证牛顿第二定律)
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(一)》实验报告(速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证)
中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：大学物理(一)实验名称：实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名：学号：184**********年级专业层次：学习中心：山东济南明仁学习中心提交时间：2019年月日二、实验原理1．速度的测量一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。
当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度???????????????????????????????????（1）实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。
但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。
本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
2．加速度的测量在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。
对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
（1）由测量加速度在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为?????????????????????????????????????（2）根据式（2）即可计算出滑块的加速度。
（2）由测量加速度设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为????????????????????????????????????（3）根据式（3）也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
（3）由测量加速度还可以根据匀加速直线运动加速度a、位移S（S＝x－x0）及运动时间t之间的关系式测量加速度。
大学物理实验 牛顿第二定律的验证
实验一 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．学会用光电计时系统测量物体的速度和加速度。
3．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 ＝m a .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、滑块的质量和滑轮的折合质量的总和. 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，则系统的加速度为其中为遮光片两个挡光沿的宽度如图1所示。
在此测量中实际上测定的是滑块上遮光片（宽）经过某一段时间的平均速度，但由于较窄，所以在范围内，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，如果越小（相应的遮光片宽度也越窄），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。
将两光电门按在导轨上，双挡光片第一次挡光开始计时，第二次挡光停止计时就说明光电计时装置能正常工作；（2）给导轨通气，并检查气流是否均匀；（3）选择合适的挡光片放在滑块上，再把滑块置于导轨上；（4）调节导轨底座调平螺丝，使其水平。
只要导轨水平，滑块在导轨上的运动就是匀速运动，只要是匀速运动，对于同一个挡光片而言，滑块经过两光电门的时间就相等，即。
力学实验知识点总结
力学实验知识点总结一、实验目的与原理1. 实验目的力学实验是通过实验装置对物体在力的作用下运动的规律和性质进行研究，以获取相关的物理规律，验证理论，培养学生养成严密的思维和观察态度。
通过力学实验，可以让学生掌握实验操作技能，培养学生的科学素养，提高实验能力，从而巩固理论知识。
2. 实验原理力学是物理学的一个重要分支，它主要研究物体受到外力作用时的运动规律和相互作用。
牛顿运动定律是力学实验的基础，牛顿第一定律说明了物体的匀速直线运动的情况，牛顿第二定律阐述了物体所受的力和它的加速度之间的关系，牛顿第三定律表明了物体之间的相互作用，反作用力相等、方向相反。
这些定律为力学实验的设计和结果解释提供了基本原理。
二、实验仪器进行力学实验所需要使用的仪器主要有测力计、弹簧测力计、杠杆测力计、万能支架、平行板滑动导轨、薄弦、挠度计、螺旋测微器等。
1. 测力计测力计是一种用来测量各种力的大小的装置，分为弹簧测力计和杠杆测力计两种。
它包括一根弹簧和一块铭牌，可以根据牛顿第二定律F=ma来测量物体所受力的大小。
2. 平行板滑动导轨平行板滑动导轨是用来进行平行板斜面上的物体滑动的实验，导轨上面有刻度尺用来准确测量物体的位移。
3. 挠度计挠度计是用来测量物体弯曲变形的装置，利用其准确测量物体的弯曲量。
4. 薄弦用来测量力传递的装置，通过其能够测量物体所受力的大小。
5. 万能支架在力学实验中，可以用来固定测力计、杠杆等实验装置的支架。
6. 螺旋测微器用来精确测量小位移的装置，通常用来测量弹簧的变形程度。
三、实验内容1. 弹簧弹性系数的测定弹簧弹性系数是指弹簧所受外力与它伸长或缩短长度的比值。
利用弹簧测力计和挠度计可以对弹簧的弹性系数进行测量。
实验思路：（1）用弹簧测力计测量弹簧所受的拉伸力；（2）用挠度计测量弹簧的伸长量；（3）通过公式F=kx计算弹簧的弹性系数。
2. 平行板斜面上的滑动摩擦系数的测定利用平行板滑动导轨和薄弦可以对物体在平行板斜面上的滑动摩擦系数进行测定。
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 以与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。
大学物理仿真实验报告
大
学
物
理
仿
真
实
验
报
告
实验名称：气垫上的直线运动
一．实验目的：
利用气垫技术精确的测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度，通过物体沿斜面自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律。
二．实验原理：
三．实验仪器：
气垫导轨装置（主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等组成）
四．实验步骤：
五．实验结果：1.实验过程效果图：
2.匀变速运动中速度与加速度的测量
3.验证牛顿第二定律
六．思考题：
1-用平均速度V代替瞬时速度V对本实验中的影响如何？答：会使测得结果偏小影响实验精度。
全套力学实验报告总结(3篇)
第1篇一、引言力学实验是物理学科中重要的实践环节，通过实验可以加深对力学理论的理解，培养实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
本报告将对全套力学实验进行总结，包括实验目的、原理、方法、结果分析及实验心得体会。
二、实验内容1. 力学基本实验（1）实验目的：验证牛顿运动定律，研究力与运动的关系。
（2）实验原理：通过测量物体的运动状态和受力情况，分析物体所受的合外力，验证牛顿运动定律。
（3）实验方法：利用打点计时器、天平等实验仪器，测量物体的位移、速度、加速度等参数，分析受力情况。
（4）结果分析：通过实验数据，验证牛顿运动定律的正确性，分析力与运动的关系。
2. 弹性力学实验（1）实验目的：研究弹性力学的基本理论，验证胡克定律。
（2）实验原理：利用弹簧测力计、杠杆等实验仪器，测量弹簧的伸长量与所受拉力之间的关系，验证胡克定律。
（3）实验方法：通过改变拉力大小，测量弹簧的伸长量，分析伸长量与拉力的关系。
（4）结果分析：通过实验数据，验证胡克定律的正确性，研究弹性力学的基本理论。
3. 材料力学实验（1）实验目的：研究材料力学的基本理论，验证材料的力学性能。
（2）实验原理：利用拉伸试验机、万能试验机等实验仪器，测量材料的应力、应变等参数，分析材料的力学性能。
（3）实验方法：通过拉伸、压缩等试验，测量材料的应力、应变等参数，分析材料的力学性能。
（4）结果分析：通过实验数据，验证材料的力学性能，研究材料力学的基本理论。
4. 振动实验（1）实验目的：研究振动的基本理论，验证振动方程。
（2）实验原理：利用单摆、弹簧振子等实验仪器，研究振动系统的振动特性，验证振动方程。
（3）实验方法：通过改变振动系统的参数，测量振动频率、振幅等参数，分析振动系统的振动特性。
（4）结果分析：通过实验数据，验证振动方程的正确性，研究振动的基本理论。
5. 流体力学实验（1）实验目的：研究流体力学的基本理论，验证流体流动规律。
（2）实验原理：利用风洞、水槽等实验仪器，研究流体流动特性，验证流体流动规律。
速度加速度的测定实验报告
速度加速度的测定实验报告
《速度加速度的测定实验报告》
实验目的：
本实验旨在通过测定物体在不同时间段内的位移和时间，从而计算出物体的速度和加速度，探究物体在运动过程中的变化规律。
实验装置：
1. 直线轨道
2. 物体
3. 计时器
4. 测量尺
5. 夹具
实验步骤：
1. 将直线轨道放置在水平台上，并确保轨道平整。
2. 在轨道上放置物体，并用夹具固定。
3. 在轨道一端放置计时器，另一端放置测量尺。
4. 释放物体，同时启动计时器，并记录物体通过不同位置所需的时间。
5. 根据记录的时间和位置数据，计算物体在不同时间段内的速度和加速度。
实验结果：
通过实验数据的记录和计算，得出物体在不同时间段内的速度和加速度变化情况。
实验结果显示，物体在运动过程中速度随时间呈线性变化，而加速度则保持恒定。
实验分析：
根据实验结果，可以得出物体在直线运动过程中速度与时间成正比，而加速度
为恒定值。
这与牛顿运动定律中的一、二、三定律相吻合，进一步验证了牛顿
运动定律的正确性。
结论：
通过本实验，我们成功测定了物体在直线运动过程中的速度和加速度，并得出
了物体在运动过程中的变化规律。
实验结果为牛顿运动定律提供了有力的实验
支持，对于深入理解物体运动规律具有重要意义。
总结：
本实验通过测定速度和加速度的实验方法，探究了物体在直线运动中的变化规律，为我们理解物体运动提供了重要的实验数据和理论依据。
希望通过这一实验，同学们能更加深入地理解物体运动的规律，提高实验操作和数据处理能力。
物理动手实验课-利用气垫导轨验证牛顿第二定律实验报告 1
利用气垫导轨验证牛顿第二定律【摘要】：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月0.1mm厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。
利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）进行许多研究，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐运动的规律等。
【关键词】气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平实验回顾【实验目的】1．熟悉气垫导轨和MUJ-613电脑式数字毫秒计的使用方法。
2．学会测量滑块速度和加速度的方法。
3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。
【实验原理】（一）仪器使用原理1．气垫导轨如图4-1所示，气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，将滑块从导轨面上托起，使滑块与导轨不直接接触，滑块在滑动时只受空气层间的内摩擦力和周围空气的微弱影响，这样就极大地减少了力学实验中难于克服的摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动，使实验结果的精确度大为提高。
图4-1 气垫导轨装置图2．MUJ-613电脑式数字毫秒计在用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中，我们采用MUJ-613电脑式数字毫秒计测量时间。
利用它的测加速度程序，可以同时测量出滑块通过两个光电门的时间及滑块通过两个光电门之间的时间间隔。
使用计数器时，首先将电源开关打开（后板面），连续按功能键。
使得加速度功能旁的灯亮，气垫导轨通入压缩空气后，使装有两个挡光杆的滑块依次通过气垫导轨上的两个光电门计数器按下列顺序显示测量的时间：显示字符 含 义 单位 1 通过第一个光电门的速度 cm/s (亮) ××·××2 通过第二个光电门的速度 cm/s (亮) ××·××1—2 在第一和第二个光电门之间运动的加速度 cm/s 2 (亮) ××·××若不是要求的单位亮则按转换键即可显示要求的单位。
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证中国石油大学,华东,现代远程教育实验报告课程名称:大学物理(一)实验名称:速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验形式:在线模拟+现场实践提交形式:提交书面实验报告学生姓名: 学号: 年级专业层次: 学习中心:提交时间: 年月日一、实验目的1(了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。
2(了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3(掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。
4(从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。
5(掌握验证物理规律的基本实验方法。
二、实验原理1(速度的测量一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx(x~x+Δx)，则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。
当Δt?0时，平均速度的极限值就是t时刻(或x位置)的瞬时速度(1)实际测量中，计时装置不可能记下Δt?0的时间来，因而直接用式(1)测量某点的速度就难以实现。
但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。
本实验中取Δx为定值(约10mm)，用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
2(加速度的测量在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。
对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
(1)由测量加速度在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为(2)根据式(2)即可计算出滑块的加速度。
(2)由测量加速度设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为(3)根据式(3)也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
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速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证中国石油大学,华东,现代远程教育
实验报告
课程名称:大学物理(一)
实验名称:速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
实验形式:在线模拟+现场实践
提交形式:提交书面实验报告
学生姓名: 学号: 年级专业层次: 学习中心:
提交时间: 年月日
一、实验目的
1. 了解气垫技术的原理，掌握气垫导轨和计时计测速仪的使用方法。
2. 掌握测速仪测速度、加速度方法。
3. 验证牛顿第二定律。
二、实验原理
1、速度测量
挡光片宽度Δs已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬
时速度，即:
,sds,sv,,,瞬时速度: lim,tdt,t,t,0
MUJ-5B计时仪能直接计算并显示速度。
,s2、加速度测量
设置两个光电门，测出挡光片通过两个光电门的速v、v度和挡光片在两12光电门间的运动时间t，即可测出加速度a。
vv,21a ,t
MUJ-5B计时仪能直接计算并显示加速度。
3、牛顿第二定律验证
在右图由m、m构成的系统中，在阻力忽12
略不计时，有:
mg,(m，m)a 212
F,Ma令，，则有 F,mgM,m，m212
令M,m，m不变，改变F,mg(将砝码依次从滑块上移到砝码盘上，122
即可保证F增大，而M不变)，即可验证质量不变时，加速度与合外力的关系;
令F,mg不变，改变M,m，m(在滑块上增加配重)，即可验证合外力不变212 时，加速度与质量的关系。
三、实验器材
汽垫导轨(含气源等附件)、MUJ-5B型计时计数测速仪、电子天平四、实验内容
1.气垫导轨的水平调节
可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。
静态调平法:将滑块在汽垫上静止释放，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。
m用电子天平称出滑块质量，测速仪功能选“加速度”，按上图所示放滑块置滑块，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
m,10g)，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2 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。
五、实验数据
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
172,165相对误差: ,4.2%165
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。
2直线的斜率表示合外力，由上图可得:F=9342gcm/s,实际合外力F=10克力9800,934222=10g*980cm/s=9800gcm/s，相对误差: ,4.7%9800
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。
六、结论
实验结论:根据数据处理结果，可以认为:在误差的范围内，实验与牛顿第二定律相符，即加速度与合外力成正比，与质量成反比。
实验分析:实验误差主要来源于以下方面:
1. 导轨未完全调水平;
2. 空气阻力的影响，细线、滑轮运动阻力的影响;
3. 气流波动的影响; 2
4. 本地重力加速度近似取980cm/s。
5. 砝码的质量误差。
空气等各种阻力对实验的影响可能是主要的。
因为空气阻力一般与速度的二次方成正比，所以实验中拉力不能太大，否则加速度大，速度增加快，空气阻力增加也快;但拉力也不能过小，否则很小的阻力也会产生较大的影响。
备注:该报告纳入考核，占总评成绩的10%。