验证牛顿第二定律完整版
(完整word版)实验------牛二定律
验证牛顿第二定律与高考力学实验重点难点数据处理、误差分析器材小车、钩码、打点计时器、低压交流电源、纸带、复写纸、细线、导线、刻度尺、天平原理牛顿第二定律：F合=ma控制变量法：m一定时，a∝F；F一定时，a∝1m准备工作平衡摩擦力：将长木板的末端垫高，直至在不挂配重时，小车能做匀速直线运动；即能打出点迹均匀的纸带。
数据处理数据：小车质量，天平测量；小车加速度，纸带得到；小车合力，配重重力等效替换。
等效替换的条件m≪M。
★★★替换后原理：F=Mamg=Maa=FM★★★实际关系：mg=(M+m)aF=(M+m)aa=FM+m验证m一定时，a∝F；利用a−F图像●若a−F图像为过原点的直线，则验证了牛顿第二定律；●斜率的物理意义为k=1，可用来M。
M●若a−F图像为B图，则是没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力；●若a−F图像为C图，则是因为平衡摩擦力过度；●若a−F图像为D图，则是不满足m≪M，k=1，随着配重增加，斜率减小M+m验证F一定时，a∝1m利用a−1M图像●若a−1M 图像为过原点的直线，则验证了F一定时，a∝1M●斜率为F，可用于求m●若a−1M 图为D图，则为不满足m≪M；图像改为a−1M+m，则会变成直线；利用1a−M图像●原理1a =1g+MF●1a−M图像为直线●斜率为1F，可用于求m●1a −M图像纵截距为1g注意事项✓先开打点计时器，后放小车；✓低压交流电源；✓平衡摩擦力；✓等效替换时，保证m≪M；✓a−1M 图像当1M较小时为虚线；✓1a−M图像，不过坐标原点✓总结。
牛顿第二定律超全
Q:力和运动之间到底有 什么内在联系？
（1）若F合＝0，则a ＝ 0 ，物体处于 _平__衡_状__态__。
（2）若F合＝恒量，v0=0，则a=__恒_量____， 物体做_匀加速直线运动。
（3）若F合变化，则a随着_变__化___，物体做 ____变__速_运__动_____。
分析：推车时小车受4个力；合力为F- FN f.加速度为1.8m/s2.
不推车时小车受几个力？由谁产生加速度？
推车时， F f ma
F
f F ma 90 451.8 9N
f
不推车时 f ma
a
f
m
9 45
0.2m / s2
G
例4：质量为8103kg的汽车，在水平的公路上沿直 线行驶，汽车的牵引力为1.45104N，所受阻力为 2.5 103N．求：汽车前进时的加速度．
2
0.3m/s
2
s1
1 at2 2
0.3 42 2
2.4m
减速阶段：物体m受力如图，以运动方向为正方向
N2 V（正） 由牛顿第二定律得：-f2=μmg=ma2
a
故 a2 =-μg=-0.2×10m/s2=-2m/s2
f2 又v=a1t1=0.3×4m/s=1.2m/s，vt=0
G
由运动学公式vt2-v02=2as2，得：
故
a2
0
v
2 2
2s2
0 152 m/s2 2 125
0.9m/s2
由牛顿第二定律得：-f=ma2
故阻力大小f= -ma2= -105×(-0.9)N=9×104N 因此牵引力
F=f+ma1=（9×104+5×104）N=1.4×105N
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验证报告
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。
(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。
大学物理实验一 牛顿第二定律的验证
实验一牛顿第二定律的验证一、实验目的1、熟悉气垫导轨的构造，学习正确的调整方法；2、进一步熟悉用光电计时系统测量短时间的方法，从而学会测物体运动的速度和加速度；3、验证牛顿第二定律。
二、实验仪器用具气垫导轨，数字毫秒计，两个光电门，滑块，砝码及砝码托盘，气源。
1、气垫导轨部件如图2-1所示，各部件如下：1）缓冲弹片，2）光电管与小聚光灯，3）光电门架，4）喷气小孔，5）挡光片，6）滑块，7）导轨，8）气垫滑轮，9）垫片，10）调平螺丝（横向），11）堵头，12）双头螺栓，13）座底，14）调平螺丝（纵向），15）进图2-1气嘴。
（1）导轨由长1.2~2米的三角形铝管制成，要求平直度较高，轨面经过精密加工，打磨平滑，两侧各有两排相互错开、等间隔、孔径为0.4~0.8mm的小孔，导轨一端封死，另一端装有进气嘴，压缩空气由这里进入管腔后，从小孔喷出。
导轨两端还装有缓冲弹簧，有的导轨一端有气垫滑轮。
整个导轨通过一系列直立的双头螺栓安装在工字钢梁制成的底座上，底座下面有三个底座螺钉可供调水平用。
（2）滑块由10~30cm长的角铝制成，内表面经过细磨，与导轨两个侧面精确吻合。
（3）计时装置由数字毫秒计与光电门组成，使用方法见实验3和实验4。
（4）气源一般小型气源使用吹尘器，要求气压稳定、流量适当、消音减振及空气滤清。
滑块以托起100μm~200μm为宜。
2、气垫工作原理滑块为什么能漂浮？是因为有“气垫效应”。
滑块与轨面都经过精细加工，可以很好地吻合。
当导轨中小孔喷出空气流后，在滑块与导轨之间形成一个薄空气层——气垫，在滑块边缘，不断有空气逸出，同时小孔又不断向气垫补充空气，使气垫得以维持存在。
这是一个简单的耗散结构。
我们可以近似地把气垫看成密闭气体，在其中应用帕斯卡定律，小孔中的压强等量地传递到气垫各处，由于滑块与气垫接触面积大，受到很大的压力（方向向上），所以被托起漂浮。
因此，滑块并不是被气流吹起来的，而是被气垫托起的。
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
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实验报告：牛顿第二定律的验证摘要：本实验利用移动卡尺，弹簧推动器等实验仪器，通过测量物体的质量，加速度，推力等物理量数据，验证牛顿第二定律——当一个物体受到力作用时，加速度与作用力成正比例，与物体质量成反比例。
引言：牛顿第二定律是经典力学的基石之一，在科学研究和现代生产中有着广泛的应用。
验证牛顿第二定律有利于认识其在生产和科研中的实际应用。
实验装置：本实验的装置如下图所示：实验内容：1.测量运动物体的质量，即挂上物体后引伸计读数的质量M。
2.测量弹簧推动器弹簧长度L0。
3.测量物体做匀加速运动时的时间t。
4.运用公式a=F/M，求出物体的加速度a。
5.利用公式F=-kΔL，求出物体受到的推力F。
6.利用公式F=Ma，验证牛顿第二定律。
实验结果：本实验中取样的数据如下表所示：物品名称质量M（kg）弹簧长度L0（mm）弹簧长度L1（mm）时间t（s）A 0.1 100 150 2.36B 0.2 100 175 1.88C 0.3 100 200 1.54D 0.4 100 220 1.32E 0.5 100 245 1.10根据实验测量后的数据，我们可以确定如下表所示的结果：物品名称质量M（kg）弹簧长度L0（mm）弹簧长度L1（mm）时间t（s）加速度a（m/s^2）推力F（N）A 0.1 100 150 2.36 0.344 0.34B 0.2 100 175 1.88 0.832 0.17C 0.3 100 200 1.54 1.380 0.27D 0.4 100 220 1.32 2.041 0.41E 0.5 100 245 1.10 2.732 0.68根据以上数据计算得到的加速度与推力如图示：结论：物体的加速度与推力满足牛顿二定律。
表中的实验数据和计算结果验证了牛顿第二定律的正确性。
致谢：本实验的成功完成得到了语文老师与物理老师的支持与指导，在此表示由衷的感谢。
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
验证牛顿第二定律实验实验四：验证牛顿第二定律牛顿运动定律一、【实验目的】——定量分析a、F合、m的关系。
二、【实验原理】研究方法：控制变量法B．F一定时，a与m的定量关系A．m一定时，a与F的定量关系◆．实验设计:——参考方案一：用打点计时器探究小车：研究对象，可用天平称其质量M.打点计时器：测量小车运动过程中的加速度a.砝码盘和砝码：重力mg提供拉力合力F=?GFNFf平衡摩擦力：GG1FNfG1平衡摩擦力f。
当M≥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg.三、【实验器材】——打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的轨道，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺．四、【实验步骤】1．用天平测出小车、砝码的质量M和小盘与砝码的总质量m，把数据记录下来．2．安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整轨道的倾斜程度，平衡摩擦力。
【实验步骤】3．控制小车质量不变，用细线将小盘与小车相连（小盘质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。
4．改变小盘内砝码个数，多测几组数据。
算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格（一）中。
5．保持小盘内砝码个数不变，改变小车质量，再测几组数据。
并将对应的质量和加速度的值，填入表格（二）中。
五、【数据处理】1．实验数据的记录处理：m一定，a与F关系实验次数F(N)a(m/s2)123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5如何更直观地处理数据？结论：m一定时，a∝F【数据处理】2．实验数据的记录处理：F一定，a与m的关系次数m/kga/m·s-210.4000.86120.5000.69230.7500.47041.0000.35251.2000.2901/mkg-12.502.001.331.000.83m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1结论：F一定时，a∝1/m六、【注意事项】1．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，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小车受到的拉力才可视为等于小盘和砝码的总重力．3．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．【注意事项】4．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．5．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，误差会小些．七、【误差来源】1．测量误差：（1）质量的测量．（2）打点间隔距离的测量．2．操作误差：（1）拉线或纸带不与木板平行．（2）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准．3．原理误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差.实验误差分析（1）【练3—1】在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图（1）所示，有两位同学通过测量作出a－F图象，如下图（2）所示甲、乙中的A、B图线．试分析：（2）①．A图线不通过坐标原点的原因是______________________________________；A图线上部弯曲的原因是________________________________。
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。
(完整)验证牛顿第二定律的实验方法以及原理说明
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。
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。
牛顿第二定律实验总结、习题(含答案)
实验：验证牛顿第二定律【实验目的】验证牛顿第二定律，就是验证：（1）物体质量一定时，加速度与合外力成正比；（2）合外力一定时，物体的加速度与质量成反比。
【实验原理】1、保持研究对象（小车）的质量(M)不变，改变砂桶内砂的质量(m)，即改变牵引力测出小车的对应加速度，用图像法验证加速度是否正比于作用力。
2、保持砂桶内砂的质量(m)不变，改变研究对象的质量(M)，即往小车内加减砝码，测出小车对应的加速度，用图像法验证加速度是否反比于质量。
【实验器材】附有定滑轮的长木板、薄木垫、小车、细线、小桶及砂、打点计时器、低压交流电源、导线、天平（带一套砝码）、毫米刻度尺、纸带及复写纸等。
【实验步骤】1、用天平测出小车和小桶的质量M0和m0，并记录数值；2、按照要求安装实验器材，此时不把悬挂小桶用的细绳系在车上，即不给小车加牵引力；3、平衡摩擦力，在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木板，并反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后，小车在斜面上的运动可以保持匀速直线运动状态为止。
4、记录小车及车内所加砝码的质量；称好砂子后将砂倒入小桶，把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶；此时要调整定滑轮的高度使绳与木板平行；接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后，取下纸带，做好标记。
5、保持小车的总质量不变，改变砂的质量（均要用天平称量），按步骤4中方法打好纸带，做好标记。
6、在每条纸带上选取一段比较理想的部分，分别计算出加速度值。
7、用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力（即砂和砂桶的总重力mg），根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条直线上，便证明了质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。
8、保持砂和桶的质量不变，在小车上加砝码（需记录好数据），重复上面的实验步骤，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车及砝码的总质量的倒数1M，根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条直线上，就证明了合外力一定的情况下，加速度与质量成反比。
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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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。
2．探究加速度与质量的关系以a为纵坐标、M为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线。
由图线只能看出M增大时a减小，但a与M具体是什么关系，不能得出。
若以a为纵坐标、1M为横坐标，将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线，据此可判断a与m成反比。
3．方法总结利用图象处理数据是物理实验中常用的重要方法。
在实验中如果发现一个量x与另一个量y成反比，那么，x就应与1y成正比。
因为在处理数据时，判断正比例函数图象比判断一条曲线是否为反比例函数图象要简单和直观得多，所以可以将反比例函数的曲线转化为正比例函数的直线进行处理。
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，不要把悬挂重物的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动。
2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变重物质量，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与车上所加砝码的总质量远大于重物质量的条件下打出。
只有如此，重物重力才可视为小车受到的拉力。
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。
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，误差会小些。
7．为提高测量精度，可以采取下列措施：(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，每隔四个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T＝秒。
七、误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线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(实际上小车受到的拉力要小于重物的重力)，存在系统误差。
重物质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，重物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，除了不挂重物外，其他的都跟正式实验一样(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的距离相等。
八、实验改进本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理。
命题研究一、实验器材、原理目的的考查【题例1】在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。
为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是__①__，并分别写出所选器材的作用__②__。
解题要点：命题研究二、实验数据处理及误差分析【题例2】(2012·安徽理综)图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。
砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。
实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。
接下来还需要进行的一项操作是( )A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。
(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是( )A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25g、30 g、40 gB．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80g、100 g、120 gC．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25g、30 g、40 gD．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。
量出相邻的计数点之间的距离分别为：s＝cm、s BC＝cm、s CD＝cm、s DE＝cm、s EF＝cm、s FG＝ABcm。
已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝______ m/s2(结果保留两位有效数字)。
图2解题要点：命题研究三、创新实验设计的考查【题例3】(2012·江西六校联考)某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。
他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a F图线，如图(b)所示。
(1)图线________是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“①”或“②”)。
(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝____ kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________。
解题要点： (a) (b)1．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。
计时器打点的时间间隔为s。
从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。
该小车的加速度a＝______ m/s2。
(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。
挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。
小车的加速度a砝码盘中砝码总重力F/N加速度a/(m·s－2)(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点。
请说明主要原因。
2．(2013·安徽师范高中联考)在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图甲所示的实验装置。
小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示。
甲(1)当M与m的大小关系满足______时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。
(2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是______。
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a＝mg求出M(3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受合外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a F关系图象分别如图乙和图丙所示，其原因分别是：乙丙图乙：______________________________________________________________；图丙：______________________________________________________________。
3．为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图甲所示)。
实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。
(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v象。
(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大。
你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。
4．(2012·合肥教学质量检测)某同学用如图(a)所示装置探究小车质量一定时，加速度a与小车受力间的关系，在实验中，他把带轻质定滑轮的长木板固定在水平桌面上，细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂砂桶，并把砂桶和砂的重力当作小车受到的合力F。
根据多次实验数据画出了如图(b)所示的a-F关系图线。
(1)针对该同学的实验装置及实验结果，下列分析正确的是( )A．在小车运动时，绳对小车的拉力实际上略小于砂桶和砂的重力B．在小车运动时，小车受到的合力实际上小于绳的拉力C．a F关系图线不过原点，说明小车的加速度与实际受到的合力不成正比D．由a-F关系图线可求得小车的质量约为 kg(2)图(c)为某次实验得到的一条纸带，0、1、2、3、4、5为六个计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，量出1、3、5点到0点的距离分别为cm、cm、cm。