大学物理实验教案5-牛顿第二定律的验证
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 ∆。
牛顿第二定律的验证
牛顿第二定律的验证摘要：牛顿第二定律说明了物体的加速度与物体所受的合外力成正比，并且与物体的质量成反比，方向与合外力相同。
本次的牛顿第二定律的验证实验在气垫导轨上进行，利用气垫导轨提供的相对稳定的理想环境下验证F=Ma，实验利用光电计时系统测得相对准确的通过光电门1和光电门2的速度与时间，从而计算验证牛顿第二定律。
关键词：气垫导轨牛顿第二定律加速度系统总质量不变光电计时系统（一）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）验证牛顿第二定律（二）实验仪器：气垫导轨、气源、通用电脑计数器、游标卡尺、托盘天平、砝码及托盘等（三）实验原理：牛顿第二定律的表达式F=Ma，F为系统所受的合外力，M为系统的总质量，a为系统的加速度。
系统总质量M等于所加砝码的质量m1,滑块的质量m2和滑块的折合质量I/r²的总和，根据牛顿第二定律有F=（m1+m2+I/r²）a，由于折合质量I/r²相对于（m1+m2）而言很小，故在实际实验时可以忽略，于是F=（m1+m2）a 实验装置如下图所示，在导轨上相距S的两处放置光电门1和光电门2，测出此系统在砝码重力作用下滑块通过两光电门的速度V1和V2，系统的加速度a=(V2-V1)/ △t，V1=d/t1，V2=d/t2（d为挡光片的宽度）（四）实验内容与步骤：实验之前，讲气垫导轨调成水平，并使数字毫秒计处于正常的工作状态1、验证M一定时，a与F成正比（1）打开数字毫秒计时器，选择“加速度”档，将细尼龙线的一端接在滑块上，另一端绕过滑轮后悬挂一砝码盘，先把所有砝码都放在滑块上，并将滑块置于第一个光电门的外侧，使挡光片距离第一个光电门约20cm处，松开滑块，测出并记录滑块通过两个光电门的时间t1和t2，以及滑块从第一个光电门到第二个光电门的时间△t ，然后按数字毫秒计时器上的转换键，分别记录v1、v2（v1=d/t1,v2=d/t2）和加速度a 。
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。
牛顿第二定律的验证
牛顿第二定律的验证实验目的：1、了解气垫导轨的构造和调整方法，学习气垫导轨及数字计时系统的使用；2、研究力、质量和加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。
实验仪器：气垫导轨、滑块、光电门、电脑通用计数器、砝码（5克*5）、配重块（50克*5）、物理天平、细线。
实验原理：牛顿第二定律的数学表达式为F=mɑ。
（当物体的质量m一定时，其加速度ɑ与所受的合外力F成正比；当合外力一定时，物体的质量m与加速度ɑ成反比。
）实验装置如右图，由牛顿第二定律可得：m2g=(m1+m2)ɑ。
其中m2为砝码和砝码盘的质量，m1为滑块及其附加物的质量,ɑ为系统的加速度，m1+m2为系统的总质量。
上式表明：当系统的总质量(m1+m2)保持不变时，加速度ɑ与所受的合外力m2g成正比；当合外力m2g保持恒定时，系统的总质量(m1+m2) 与加速度ɑ成反比。
因而验证式m2g=(m1+m2)ɑ成立，也就是验证了牛顿第二定律。
实验步骤与内容：1、仪器调整：（1）调节气垫导轨水平：静态调平或动态调平。
（2）安装调试光电计时系统。
2、验证牛顿第二定律：（1）验证运动系统的总质量(m1+m2)不变，合外力F正比于加速度ɑ。
将改变m2所需砝码预先放在滑块上，使滑块从第一个光电门外侧20cm 处开始运动，逐次从滑块上取下相等质量的砝码（每次取5克，共取5次），放入砝码盘中，直到砝码全部移到盘中为止，测出滑块经过两个光电门间的加速度，填入表1中。
（2）验证合外力不变，运动系统的总质量(m1+m2) 与加速度ɑ成反比。
保持砝码盘中的砝码质量不变，逐次在滑块上加配重块（每次加50克，共加5次），测出加速度，填入表2中。
原始数据记录表:数据处理要求：根据表1中数据做ɑ～F图，若为直线，则F和ɑ成正比关系成立，且直线的斜率应等于（前两位数字相同即可认为在误差范围内相等）运动系统总质量的倒数。
根据表2的数据做出ｍ1～1/ɑ图，若为直线，且直线的斜率等于ｍ2ｇ（前两位数字相同），截距为-ｍ2，则可认为系统的总质量与其加速度成反比关系成立。
牛顿第二定律的教案
牛顿第二定律的教案教案标题：探索牛顿第二定律教学目标：1. 理解牛顿第二定律的概念和公式。
2. 掌握应用牛顿第二定律解决力、质量和加速度问题的方法。
3. 培养学生的实验设计和数据分析能力。
教学资源：1. 教科书、课件和笔记。
2. 实验器材：滑轮、绳子、小车、弹簧测力计等。
3. 计算器和测量工具。
教学过程：引入活动：1. 利用一个简单的实验来引起学生对牛顿第二定律的兴趣。
例如，让学生在桌上放置一个小车，然后用手推动小车，观察小车的加速度变化。
2. 引导学生思考：为什么推动力越大，小车的加速度越大？为什么质量越大，加速度越小？知识讲解：1. 介绍牛顿第二定律的定义：力等于质量乘以加速度，即 F = ma。
2. 解释定律中的各个变量的含义：F代表力，m代表质量，a代表加速度。
3. 通过实例和图示解释定律的应用，如小车在斜坡上的运动、物体受到不同大小的力时的加速度变化等。
实验探究：1. 分组进行实验：每个小组使用滑轮、绳子、小车和弹簧测力计等器材，设计实验来验证牛顿第二定律。
2. 学生根据实验结果，记录数据并进行分析。
引导学生发现质量和加速度之间的关系，以及力和加速度之间的关系。
3. 学生根据实验数据，计算力、质量和加速度之间的数值关系。
巩固练习：1. 提供一些力、质量和加速度的计算题目，让学生运用牛顿第二定律的公式解决问题。
2. 给学生一些情境题目，让他们应用牛顿第二定律解释和预测物体的运动情况。
拓展活动：1. 鼓励学生自主探究：让学生设计并进行其他与牛顿第二定律相关的实验，如改变施加力的方向、改变质量的分布等。
2. 组织学生进行小组讨论，分享实验结果和观察到的现象，进一步加深对牛顿第二定律的理解。
评估方式：1. 观察学生在实验中的表现和参与程度。
2. 检查学生完成的练习和解答的准确性。
3. 组织小组展示实验结果和讨论，评估学生的合作能力和理解水平。
教学延伸：1. 引导学生了解牛顿三大定律的关系，并探索其他物理定律的应用。
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。
(word完整版)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Sv v a 22122-= 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)11(2)(21212222122t t S d v v Sa ∆-∆∆=-=其中d ∆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d ∆）经过某一段时间的平均速度，但由于d ∆较窄,d ∆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t ∆越小（相应的遮光片宽度d ∆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。
大学物理实验：牛顿第二定律的验证与应用
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。
【教案】大学物理实验教案(在气垫导轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律)
3.计时器读到0.001ms。
4.数据处理严格按有效数字运算法则进行。结果的验证根据自己的测量数据进行分析。
思考题
1.分析实验情况与实验结果，我们忽略了一些什么力？它们使实验结果偏大还是偏小？
2.如何鉴别气垫导轨已经调平?
参考资料
《大学物理实验》——马靖马宋设施洋主编
大学物理实验教案
实验项目
在气轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律
教学目的
1.熟悉气轨和数字毫秒计的使用方法。
2.测定滑块运动的速度和加速度。
3.验证牛顿第二定律。
实验原理
1.速度大小的测定
要测定物体的速度大小，只需测出通过已知距离△X所需的时间△t即可。本实验是在气垫导轨的滑块上安装一个开口遮光片，使滑块在导轨上运动，并进入设在气轨上某位置的光电门。当开口遮光片的前缘遮蔽光敏管时测时器开始计数，当开口遮光片的后缘再遮蔽光敏管时，测时器停止计数。如图所示，测时器上显示的数字即为开口遮光片移动△X= 距离的时间，由此可算出滑块通过光电门的平均速度大小，其中 为遮光框总宽度， 为遮光框后半部分的宽度。
当△t很小时， 近似等于滑块通过光电门所在点的瞬时速度大小。
2．加速度大小的测定
若滑块受一恒力作用，则它将作匀加速运动，在气轨上S1和S2位置各放置一个光电门。根据上述测定速度大小的方法，分别测出滑块通过两光电门位置时的速度大小V1和V2，那么滑块的加速度大小a为：
(3-1)
3．验证牛顿第二定律
气轨调平后，用一系有砝码盘的涤纶带跨过气垫轴承连接在滑块上，如图所示，若滑块的质量为m1，砝码连同盘的质量为m2，涤纶带张力为
《大学物理实验指导》——丁道滢陈之前主编
物理课教案牛顿第二定律实验
物理课教案牛顿第二定律实验主题：物理课教案-牛顿第二定律实验引言：物理是一门研究物质和能量之间相互作用的学科，是培养学生科学思维和实践能力的重要课程之一。
而牛顿第二定律是力学的基础，通过这个实验，我们可以深入理解和验证牛顿第二定律的原理。
本教案将介绍如何进行牛顿第二定律实验，并探讨实验结果和结论的科学意义。
一、实验目的：通过本实验，学生将会：1. 了解和掌握牛顿第二定律的基本概念；2. 学习设计并进行实验，验证牛顿第二定律；3. 锻炼观察、记录和分析实验数据的能力；4. 培养合作与探究精神。
二、实验原理：牛顿第二定律是指物体的运动状态将发生变化时，作用在物体上的力与物体的质量和加速度之间的关系。
它可以用以下公式表示：F = m * a其中，F 为作用在物体上的力（单位为牛顿 N）；m 为物体的质量（单位为千克 kg）；a 为物体的加速度（单位为米每秒平方 m/s^2）。
三、实验材料和设备：1. 直线轨道：用于使物体在无摩擦的条件下运动；2. 弹簧测力计：用于测量作用在物体上的力；3. 不同质量的物块：用于验证牛顿第二定律。
四、实验步骤：1. 准备工作：a. 将直线轨道放置在水平台面上，并确保其表面光滑；b. 安装弹簧测力计，并将其固定在轨道的一端；c. 观察直线轨道的起点和终点，确定合适的距离。
2. 进行实验：a. 将轨道的另一端放置一个较重的物块作为固定重物；b. 在测力计的另一端挂上一个质量较小的物块，使整个系统达到静止状态；c. 用手指轻推挂在测力计上的物块，使其沿轨道运动，并记录所受的牵引力；d. 更换不同质量的物块，重复步骤 c，并记录每次实验的数据。
3. 数据处理：a. 绘制力与加速度之间的关系曲线；b. 分析曲线的趋势和规律，并计算出斜率；c. 通过计算得到的斜率值，验证牛顿第二定律；d. 比较不同质量物块的实验结果，进一步验证牛顿第二定律的正确性。
五、实验结果和结论：1. 实验数据的分析表明，所受的力与物体的质量和加速度成正比，验证了牛顿第二定律的准确性；2. 实验结果还表明，所受的力与物体的质量呈直线关系，而与加速度呈反比关系；3. 牛顿第二定律的意义在于揭示了物体运动状态的变化与作用力之间的关系，为描述和预测物体运动提供了科学依据。
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。
大学物理实验教案：牛顿运动定律的验证
大学物理实验教案：牛顿运动定律的验证一、引言在大学物理课程中，牛顿运动定律是最基础、也是最重要的内容之一。
为了帮助学生更好地理解和掌握牛顿运动定律，我们设计了本次实验，旨在通过具体的实验操作和数据分析来验证牛顿第二定律，并深入理解质点受力与运动规律之间的关系。
二、实验目的1.掌握使用一维直线运动轨迹装置进行实验的方法；2.掌握通过数据处理绘制合适途程图像以验证牛顿第二定律；3.加深对质点受力与加速度之间关系的理解。
三、实验器材和材料1.一维直线运动轨迹装置；2.滑块；3.弹簧秤；4.计时器；5.起始位置标记物。
四、实验步骤1.将滑块装到一维直线运动轨迹上，并将起始位置标记物放置在滑块初始位置处。
2.确保滑块无摩擦地沿着轨道运动。
3.通过实验装置的刻度标定确定滑块的位置与时间之间的关系。
4.调整弹簧秤，将其固定在滑块上，并记录下秤示数。
5.针对不同力加在滑块上，重复步骤3和步骤4，记录下对应的位置与时间关系以及弹簧秤示数。
6.根据数据绘制途程图像分析得出结论。
五、实验数据处理与分析根据实验记录的位置与时间关系，我们可以计算出滑块的速度。
然后利用牛顿第二定律公式 F=ma，结合实验中施加在滑块上的力和由弹簧秤测得的质量，计算出滑块在不同受力情况下所产生的加速度。
通过比较不同受力条件下得到的加速度与牛顿第二定律公式预测得到的加速度是否相等来验证牛顿运动定律。
六、实验结果与讨论经过数据处理和分析，我们绘制了不同受力条件下滑块的途程图像，并计算了对应的加速度。
通过比较实际测量得到的加速度和理论预测的加速度，我们发现二者非常接近，验证了牛顿运动定律在本实验中的成立。
七、实验结论通过本次实验，我们成功地验证了牛顿运动定律中的第二定律。
实验结果表明，在一维直线运动中，质点受力与产生的加速度之间遵循牛顿第二定律的关系。
八、实验注意事项1.操作过程需小心谨慎，防止意外发生；2.实验设备要保持干净整洁，并检查是否正常工作；3.实验数据要准确记录，并进行有效处理和分析；4.注意安全措施，避免伤害自己或他人。
大学物理牛顿第二定律教案
1. 知识与技能：理解牛顿第二定律的物理意义，掌握牛顿第二定律的表达式，能够运用牛顿第二定律解决实际问题。
2. 过程与方法：通过实验探究，了解加速度、力和质量三者之间的关系，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对物理学的兴趣，培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
二、教学重点1. 牛顿第二定律的物理意义和表达式。
2. 加速度、力和质量三者之间的关系。
3. 牛顿第二定律在实际问题中的应用。
三、教学难点1. 牛顿第二定律的物理意义和表达式的理解。
2. 加速度、力和质量三者之间关系的探究。
3. 牛顿第二定律在实际问题中的应用。
四、教学过程1. 导入新课（1）回顾牛顿第一定律和牛顿第三定律。
（2）提出问题：力是如何影响物体的运动状态？2. 牛顿第二定律的推导（1）通过实验探究，观察物体在不同力作用下的运动状态。
（2）引导学生分析实验数据，归纳出加速度、力和质量三者之间的关系。
（3）推导出牛顿第二定律的表达式：F=ma。
3. 牛顿第二定律的应用（1）举例说明牛顿第二定律在实际问题中的应用。
（2）引导学生运用牛顿第二定律解决实际问题。
4. 课堂小结（1）回顾本节课所学内容。
（2）总结牛顿第二定律的物理意义和表达式。
（3）强调牛顿第二定律在实际问题中的应用。
5. 作业布置（1）完成课后习题，巩固所学知识。
（2）收集生活中的实例，运用牛顿第二定律进行分析。
五、教学反思1. 在教学过程中，注重启发式教学，引导学生积极参与课堂讨论，提高学生的思维能力。
2. 通过实验探究，让学生直观地了解加速度、力和质量三者之间的关系，提高学生的实验操作能力和数据分析能力。
3. 注重牛顿第二定律在实际问题中的应用，培养学生的实际应用能力。
4. 在教学过程中，关注学生的个体差异，针对不同层次的学生进行分层教学，提高教学效果。
5. 反思教学过程中存在的问题，不断改进教学方法，提高教学质量。
牛顿第二定律的验证实验报告
牛顿第二定律的验证实验报告牛顿第二定律的验证实验报告引言：牛顿第二定律是经典力学中的基本定律之一，它描述了物体受力时加速度的变化规律。
为了验证牛顿第二定律的正确性，我们进行了一系列实验，并通过实验结果来验证该定律的有效性。
实验目的：本实验的目的是通过测量物体受力时的加速度和力的关系，来验证牛顿第二定律。
实验材料和仪器：1. 弹簧秤：用于测量物体所受的力。
2. 动力学实验装置：包括平滑的水平轨道、滑块等，用于模拟物体受力时的运动情况。
3. 计时器：用于测量物体在不同力作用下的运动时间。
实验步骤：1. 调整实验装置：将平滑的水平轨道放置在水平桌面上，并确保其表面光滑无摩擦。
2. 测量滑块的质量：使用弹簧秤测量滑块的质量，并记录下来。
3. 施加不同的力：在滑块上施加不同大小的力，并记录下施加的力的数值。
4. 测量加速度：用计时器测量滑块在不同力作用下的运动时间，并记录下来。
5. 数据处理：根据实验数据绘制力与加速度的关系图，并进行分析。
实验结果：通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出力与加速度的关系图。
根据牛顿第二定律的公式 F = ma，我们可以预期得到的关系图应该是一条直线，斜率为物体的质量。
讨论：根据实验结果绘制的关系图，我们发现力与加速度之间确实存在线性关系。
这一结果与牛顿第二定律的预期一致，即力与加速度成正比，且比例系数为物体的质量。
这验证了牛顿第二定律的有效性。
结论：通过本实验的验证，我们得出了牛顿第二定律的结论：物体所受的力与其加速度成正比，比例系数为物体的质量。
这一定律对于描述物体在受力作用下的运动具有重要意义，为后续的力学研究奠定了基础。
实验的局限性和改进：尽管本实验成功验证了牛顿第二定律的有效性，但仍存在一些局限性。
首先，实验中的滑块可能受到空气阻力的影响，导致实验结果的偏差。
其次，实验中的力的大小可能存在一定的误差，影响了实验结果的准确性。
为了改进实验，可以在真空环境中进行实验，以减小空气阻力的影响，并使用更精确的力测量仪器，提高实验数据的准确性。
大学物理教案：牛顿第二定律
大学物理教案：牛顿第二定律介绍本教案旨在介绍牛顿第二定律，它是力学中最经典且最基础的定律之一。
掌握和理解牛顿第二定律对于学习和应用物理非常重要。
1. 牛顿第二定律的定义牛顿第二定律描述了一个物体受到的合力与其加速度之间的关系。
数学表达式为：F = ma其中： - F表示作用在物体上的合力（单位为牛顿，N）； - m表示物体的质量（单位为千克，kg）；- a表示物体的加速度（单位为米每秒平方，m/s²）。
2. 动手实验：验证牛顿第二定律通过进行以下实验，我们将验证牛顿第二定律，并深入理解该定律在现实生活中的应用。
实验材料：•平滑水平面•弹簧测力计•物块实验步骤：1.将平滑水平面放置于桌子上。
2.使用弹簧测力计测量并记录有物块时的质量。
3.在平滑水平面上放置物块，使其处于静止状态。
4.缓慢地用手施加一个恒定的水平力来推动物块。
5.记录拉力计的示数和物块的加速度。
6.重复步骤4和5多次，并计算平均值。
分析与讨论：根据测得的数据，通过绘制图表并分析结果，验证牛顿第二定律。
比较实验中施加在物块上的合力大小以及相应的加速度，确保它们之间存在直线关系，验证了牛顿第二定律。
3. 牛顿第二定律的应用举例牛顿第二定律在生活中有着广泛的应用。
以下是一些典型例子：汽车加速与刹车根据牛顿第二定律，汽车的加速度取决于发动机产生的驱动力与汽车质量之间的比例关系。
同样地，刹车时产生负向加速度也可通过改变制动力和汽车质量来实现。
坠落物体通过牛顿第二定律可以解释自由下落物体（忽略空气阻力）在地球表面上以恒定加速度下降。
根据牛顿第二定律，物体的重力作用等于其质量与加速度的乘积。
4. 总结牛顿第二定律是一个关键的物理定律，描述了力、质量和加速度之间的关系。
通过实验和应用举例，我们更好地理解了牛顿第二定律在现实生活中的重要性和应用价值。
注意：此教案仅为示范目的，在实际教学中可根据实际情况适当调整内容和方法。
物理教案牛顿第二定律的实验验证
物理教案牛顿第二定律的实验验证物理教案：牛顿第二定律的实验验证引言：在物理学中，牛顿第二定律是描述力和物体运动的基本定律之一。
通过实验验证牛顿第二定律，可以加深学生对力和运动之间关系的理解。
本教案将介绍一种简单的实验方法，用以验证牛顿第二定律。
一、实验目的验证牛顿第二定律。
二、实验材料1. 悬挂线2. 动力学小车3. 动力学传感器4. 弹簧三、实验步骤1. 将悬挂线通过动力学传感器悬挂在水平方向。
2. 将动力学小车通过弹簧连接到悬挂线上。
3. 施加一个恒定的水平力F在动力学小车上，并记录所施加的力F 的大小和方向。
4. 打开动力学传感器并记录小车的加速度。
四、实验数据处理与分析1. 根据记录的力F的大小，计算所施加的力的大小和方向。
2. 根据记录的小车加速度，计算小车受力的大小。
3. 比较实验结果与牛顿第二定律的预期结果进行对比。
牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F为施加的力的大小，m为物体的质量，a为物体的加速度。
若实验结果与预期结果相符，则可以得出结论：实验验证了牛顿第二定律。
五、实验注意事项1. 进行实验时要保证实验室环境安全。
2. 测量数据时要准确、精细。
3. 实验数据处理时要注意计算准确。
六、实验讨论1. 对于实验结果与预期结果相符的情况，可以讨论实验误差的来源，并尝试提出改进方法。
2. 对于实验结果与预期结果不符的情况，可以讨论产生偏差的因素，并探究可能存在的误差来源。
七、延伸拓展1. 可以通过改变施加的力F和物体的质量m，进一步验证牛顿第二定律。
2. 可以设计其他相关实验，探究物体受力及其加速度之间的关系。
结语：通过本实验，学生将能够练习实验操作技巧，加深对牛顿第二定律的理解，并培养实践科学精神。
引导学生通过实验验证的方式，理论联系实际，加深对物理知识的理解和应用。
同时，通过实验讨论和延伸拓展的环节，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
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。
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。
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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： 21r
I
m m m ++=∑ （3）
其中
2r
I
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。
（2） 如果F 与a 间存在a F βα+=的线性关系，斜率β和运动系统质量m 在测量误差
围是否相等？只有对上述检验得出肯定答复时，才可认为对式（1）的关系在实验条件下是肯定的。
实验容
1. 调平气垫导轨
（1）静态调平法：导轨接通气源，滑块放在导轨某处，用手轻轻地把滑块压在导轨上，再轻轻地放开，观察滑块的运动状态，连续做几次。
如果滑块在导轨上静止不动，或稍有左右移动，则导轨是水平的；如滑块几次都向同一方向运动，表明导轨不平。
仔细、认真调节水平螺钉，直到滑块在导轨任意位置上基本保持静止不动，或稍有左右移动。
一般要在导轨上选取几个位置做这样的调节。
（2）动态调平法：将气轨与计时器配合进行调平，仪器接通电源，仪器功能选择在“S2”挡上，两个光电门间距不小于30cm(可以取50cm)卡装在导轨上，导轨两端装上弹射器，滑块装上挡光片，给气轨通气让滑块以一定的速度从导轨的左端向右端滑行，先后通过两个光电门A 和B ，计时器就分别记下挡光片通过两个光电门的时间A t 和B t ；再反过来让滑块以一定的速度从导轨的右端向左端滑行，先后通过两个光电门B 和A ，再测出B t '，A t '
，如果
B A t t >，B A t t ''<，那么气轨基本调平了，如果B A A B t t t t ''-≈-就更好了。
2.求粘性阻尼系数b
根据气轨调平时测量的A t ，B t ，B t '和A t '
可以计算阻尼系数b 。
由于滑块与轨面间存在少许阻力，滑块的运动应该是减速的，从B A t t >可看出B A v v <，
速度损失为AB A B v v v ∆=-；相反由B A t t ''<可知B A v v ''>，速度损失为BA B A v v v ''∆=-。
因为速度损失是由阻尼力引起的，因此可得到阻尼系数b 为 2AB BA v v m b s ∆+∆⎛⎫
=
⎪⎝⎭
式中m 为滑块的质量，s 为光电门A ，B 间的距离。
3.测量加不同砝码0m 时的加速度 测量加速度的公式
222221122B A B A v v d a s s t t ⎛⎫
-==- ⎪⎝⎭
式中d 为挡光片宽度，s 为光电门A ，B 间的距离。
4.验证牛顿第二定律 （1）导轨通气。
（2）在滑块上装上挡光片，对应滑轮一端装上座架，将拴在砝码托上的细线跨过滑轮并通过堵板上的方孔挂在滑块的座架上，并将两个光电门置于导轨的相应的位置上（距离50cm 左右处），注意当砝码托着地前，滑块要能通过靠近滑轮一侧的光电门。
（3）计时器的功能选择在“s2”挡，将改变0m 所需砝码预先置于滑块上，在砝码托加上一定质量的砝码，导轨通气，让滑行器从起始挡板处开始运动，通过两个光电门，计时器会测出相应的时间，从而可根据下式计算加速度。
222221122B A B A v v d a s s t t ⎛⎫
-==- ⎪⎝⎭
（4）逐次从滑块上取下砝码放入砝码托，重复步骤（3），直到砝码全部移到托为止。
（5）用电子天平准确称出砝码托和砝码的质量0m 、滑块的质量1m 。
（6）用最小二乘法求直线拟合式F a s βββ=的、值，验证牛顿第二定律。
实验数据处理
滑轮的折合质量
20.30
J
g
r
=重力加速度g=9.795m/s2
1.动态调平及测粘性阻尼系数b
m= d= s＝
2.测定加速度a
1
m= d= s＝
使用气轨注意事项：
（1） 气轨轨面和滑块表面不允许用硬物敲打和撞击，如被碰伤或变形则可能出现接
触摩擦使阻力显著增大；
（2） 严禁在不通气源的情况下将滑块在导轨上来回滑动，否则两者的表面会因干磨
擦而损伤。
（3） 滑块严禁掉在桌面或地面上。
（4） 实验前要用纱布或软毛巾蘸少些酒精，擦抹导轨表面和滑块表面。
（5） 检查轨面喷气孔是否堵塞：气轨供气后，用薄的小纸条逐一检查气孔，发现堵
塞要用细钢丝通一下。
（6） 实验后取下滑块另外放置，用布罩好导轨。
问题讨论
1．使用气垫导轨时应注意什么问题？
气垫导轨是较精密仪器，实验中应避免导轨受到碰撞、摩擦而变形、损伤，没有给气垫导轨通气时，不准在导轨上强行推动滑块；滑块的表面光洁度较高，要轻拿轻放，严防划伤和磕碰；不要将滑块放在水泥实验台上，更不允许将滑块掉在地上；滑块在导轨上运动的速度不能太大，以免冲出导轨跌落而损坏滑块；更换挡光片或调整挡光片在滑块上的位置时，必须把滑块从导轨上取下，待调整好后再放上去；实验结束后应将滑块从导轨上取下，以免导轨变形。
2．滑块在气垫导轨上运动时，速度越来越慢，这是为什么？
可能的原因：气垫导轨不水平；空气阻力的影响；气垫部的粘滞阻力的影响。
3. 如何鉴别气垫导轨已调成水平？ 气垫导轨调成水平的方法：（1）静态调平法：首先用水平尺对气垫导轨的横向和纵向水平进行粗调，然后调节水平调节螺丝和支脚螺丝，直至滑块放在气垫导轨上静止或者左右扰动，但无方向性为止；（2）动态调平法：21t t ∆∆=或
%12
1
2<-t t t ∆∆∆。
4. 本实验求瞬时速度的方法中，你如何体会瞬时速度是平均速度的极限值？
若保持下端光电门B 不动，改变上端光电门A 的位置，使两光电门A 、B 之间的距离逐渐减小，则滑块的平均速度越来越大，而且从测量的数据可以看出滑块的平均速度越来越接近滑块在B 点的瞬时速度，因此可以设想当两电门A 、B 之间的距离趋近于零时，平均速度的极限值就是瞬时速度。