实验验证牛顿运动定律
实验验证牛顿运动定律
实验:验证牛顿运动定律[基本要求][数据处理]1.探究加速度与力的关系以加速度a 为纵轴、F 为横轴，先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 为纵轴、m 为横轴，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，但不易得出a 与m 的具体关系.若以a 为纵轴、1m为横轴，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.[误差分析]1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.[注意事项]1.平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，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.不需要重复平衡摩擦力：整个实验中平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力.3.实验条件：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.“一先一后”：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，再释放小车.考向1 对实验原理和注意事项的考查[典例1] (1)我们已经知道，物体的加速度a 同时跟合外力F 和质量M 两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是 .(2)某同学的实验方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F ，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：①用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是 .②使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于 .(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A.利用公式a ＝2x t 2计算B.根据逐差法利用a ＝Δx T 2计算 两种方案中，选择方案 比较合理.[解析] (1)实验研究这三个物理量之间关系的思想方法是控制变量法.(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力，只有在满足砂桶的质量远小于小车的质量时，拉力才可近似等于砂桶的重力.(3)计算加速度时，用逐差法误差较小.[答案] (1)控制变量法 (2)平衡摩擦力 砂桶的重力 (3)B考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] (2016·新课标全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码.图(a)本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表.n＝2时的st图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.图(b)图(c)(5)利用a n 图象求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字，重力加速度取g ＝9.8 m·s －2).(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号).A.a n 图线不再是直线B.a n 图线仍是直线，但该直线不过原点C.a n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大[解析] (3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s ＝12at 2，结合图(b)得加速度a ＝0.39 m/s 2.(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a 与n 成正比，即a n 图线为过原点的直线.a n 图线的斜率k ＝0.196 m/s 2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm 0g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝m 0g M ＋Nm 0n ，则k ＝m 0g M ＋Nm 0，可得M ＝0.45 kg. (6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm 0g －μ[M ＋(N －n )m 0]g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝＋μ）m 0g M ＋Nm 0·n －μg ，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B 、C 项正确.[答案] (3)0.39(0.37～0.49均可) (4) a n 图线如图所示 (5)0.45(0.43～0.47均可) (6) BC考向3 实验创新与改进以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器，或巧用物理规律进行新的探究活动来设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、创新性等特点.1.实验器材的改进(1)为了减小摩擦，用气垫导轨替代长木板；(2)用频闪照相或光电计时器替代打点计时器.2.数据处理方法的改进利用传感器，借助于计算机系统来处理数据，得到加速度，或直接得到加速度与外力、加速度与质量之间的关系.3.运用牛顿运动定律进行新的探究实验以本实验为背景，结合牛顿第二定律，测量两接触面间的动摩擦因数、物体的质量等.[典例3]如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传感器可测得细线上的拉力大小)，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放.甲(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝mm.乙(2)下列不必要的一项实验要求是(请填写选项前对应的字母).A.应使A位置与光电门间的距离适当大些B.应将气垫导轨调节水平C.应使细线与气垫导轨平行D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(3)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______________________________.(4)为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为(填正确答案标号).A.tB.t2C.1tD.1t2[解析] (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，由图知第5条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm.(2)应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，选项A正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B、C正确；拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，选项D 错误.(3)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度.根据运动学公式可知，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离L .(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M 不变，因此有v 2＝2aL ，v ＝d t ，a ＝F M ，则d 2t 2＝2F M L .所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F 1t 2图象，选项D 正确. [答案] (1)2.25 (2)D (3)滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离 (4)D[典例4] 如图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：甲①用天平测量物块和遮光片的总质量M 、重物的质量m ，用游标卡尺测量遮光片的宽度d ，用米尺测量两光电门之间的距离s ；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A 的左侧由静止释放；用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt 1和Δt 2，求出加速度a ；④多次重复步骤③，求a 的平均值a ；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1)测量d 时，某次游标卡尺(主尺的分度值为 1 mm)的示数如图乙所示，其读数为 cm.乙(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt 1和Δt 2表示为a ＝ .(3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ＝ .[解析] (1)由题图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为1.1 cm ，游标尺示数为6×0.05 mm ＝0.30 mm ＝0.030 cm ，则游标卡尺示数为1.1 cm ＋0.030 cm ＝1.130 cm.(2)物块经过A 点时的速度v A ＝d t A ，物块经过B 点时的速度v B ＝d t B ，物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得：v 2B －v 2A ＝2as ，加速度a ＝12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12. (3)以M 、m 组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg －μMg ＝(M ＋m )a ，解得μ＝mg －M ＋m ）a Mg .[答案] (1)1.130(2)12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12 (3)mg －M ＋m ）a Mg。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一，描述了物体在外力作用下的运动规律。
验证牛顿运动定律的实验是物理学教学中的重要内容之一，通过实验可以直观地观察到物体的运动状态，进而验证运动定律的准确性。
一、验证牛顿第一定律的实验：牛顿第一定律也被称为惯性定律，指出物体在没有外力作用下，将保持静止或匀速直线运动。
为验证这一定律，可以进行以下实验。
实验一：通过验针和玻璃筒验证牛顿第一定律。
实验步骤：1. 将顶部开口较小的玻璃筒竖直放置在水平桌面上。
2. 在玻璃筒内插入一根细长的验针，使其静止不动。
3. 快速而突然地用力推动玻璃筒，使其迅速脱离验针。
结果观察：玻璃筒迅速脱离验针后，验针继续保持静止不动。
实验原理：根据牛顿第一定律的描述，没有外力作用时，物体将保持静止或匀速直线运动。
在实验中，玻璃筒在受到外力推动后，迅速脱离验针，而验针则由于惯性而继续保持静止。
实验二：用弹簧测力计验证牛顿第二定律。
实验步骤：1. 将弹簧测力计垂直拴在支架上。
2. 将一根细线系在弹簧测力计下方的钩子上，另一端系在小物体上。
3. 在水平桌面上用力拉动小物体，同时记录测力计示数。
结果观察：拉动小物体时，弹簧测力计的示数会随着拉力的增加而增加。
实验原理：根据牛顿第二定律的描述，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
在实验中，拉动小物体时，弹簧测力计示数的增加表明了作用力的增加，从而验证了牛顿第二定律的准确性。
三、验证牛顿第三定律的实验：牛顿第三定律描述了物体间相互作用的规律，指出任何两个物体间的相互作用力大小相等、方向相反。
为验证这一定律，可以进行以下实验。
实验三：用气球和水管验证牛顿第三定律。
实验步骤：1. 将一根细水管一端连接在一只充满气体的气球上，另一端放入水中。
2. 放气球时，观察气球和水管的相互作用。
结果观察：气球放气时，气球会向上运动，而水管会向下运动。
除了以上实验，还可以通过其他实验创新来验证牛顿运动定律。
牛顿的定理实验报告
一、实验名称牛顿的定理实验二、实验目的1. 通过实验验证牛顿第一定律、第二定律和第三定律。
2. 深入理解牛顿的力学理论，掌握力学实验的基本方法。
3. 培养学生的观察、分析和实验操作能力。
三、实验原理1. 牛顿第一定律：物体在不受外力或受力平衡时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 牛顿第二定律：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
3. 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，大小相等、方向相反。
四、实验器材1. 实验台2. 小车3. 滑轨4. 弹簧秤5. 测量尺6. 钩码7. 砝码8. 秒表五、实验步骤1. 实验一：验证牛顿第一定律（1）将小车放置在滑轨上，调整小车与滑轨的接触面，确保小车能够平稳运动。
（2）将小车从静止状态释放，观察小车的运动情况，记录小车运动的时间和距离。
（3）改变小车所受的外力，如添加砝码，重复上述步骤，观察小车的运动情况。
2. 实验二：验证牛顿第二定律（1）将小车放置在滑轨上，调整小车与滑轨的接触面，确保小车能够平稳运动。
（2）用弹簧秤测量钩码的质量，记录数据。
（3）将钩码挂在弹簧秤上，将小车连接到钩码上，释放小车，记录小车运动的时间和距离。
（4）改变钩码的质量，重复上述步骤，观察小车的运动情况。
3. 实验三：验证牛顿第三定律（1）将小车放置在滑轨上，调整小车与滑轨的接触面，确保小车能够平稳运动。
（2）用弹簧秤分别测量小车和砝码的质量，记录数据。
（3）将砝码放在小车上，用弹簧秤测量小车和砝码的总质量，记录数据。
（4）将小车从静止状态释放，观察小车和砝码的运动情况，记录小车运动的时间和距离。
六、实验结果与分析1. 实验一：通过实验验证了牛顿第一定律，即物体在不受外力或受力平衡时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 实验二：通过实验验证了牛顿第二定律，即物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
实验四： 验证牛顿运动定律
实验四： 验证牛顿运动定律, 注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动。
2．实验条件：小车的质量M 远大于小盘和砝码的总质量m 。
3．操作要领：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，且应在小车到达定滑轮前按住小车。
误差分析1．因实验原理不完善引起误差。
以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg ＝(M ＋m )a ；以小车为研究对象得F ＝Ma ；求得F ＝M M ＋m ·mg ＝11＋m M·mg ＜mg ，本实验用小盘和砝码的总重力mg 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
考点一 教材原型实验考向1 实验原理与实验操作(2019·广东实验中学月考改编)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要________、________。
(2)下列做法正确的是________。
A ．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度E ．用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量(3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数1M为横坐标，小车的加速度a 为纵坐标，在坐标纸上作出的a -1M关系图线如图甲所示。
实验验证牛顿运动规律
在长木板的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于小车上， 先接通电源后放开小 车，取下纸带编号码． (2)保持小车的质量 m 不变，改变砝码和小盘的质量 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，作 a－ F 的图象． (5)保持砝码和小盘的质量 m′不变，改变小车质量 m，重复步 1 骤 (1)和(3)，作 a－ 图象． m
三、误差分析 1．系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力 m′g 代替小车 的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的 总重 力．
2．偶然误差：摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点
间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都 会引起误 差．
实验原理与实验操作
某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质 量的关系．
M＋ m ． ①a－F 图象斜率的物理意义是____________
②你认为把砂桶的总重力 mg 当做合力 F 是否合理？ 合理 答：__________ ．(选填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足 M≫m 这样的条件？
否 答：__________( 选填“是”或“否”)；
理由是
因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合力就等于mg ． ____________________________________________________
F合 变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a＝ M＋ m mg 1 ＝ ，可见 a－F 图象斜率的物理意义是 ，系统的 M＋ m M＋ m 合力就等于所悬挂砂桶的总重力 mg，不必满足 M≫m 这样 的条件． (2)向小车内添加或去掉部分砂子， 是改变系统的总质量 M＋ m， 而系统的合力仍等于所悬挂砂桶的总重力 mg， 保证了合 力不变．
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是关于运动物体的研究中最为基础和重要的定律之一。
它对于揭示物体运动规律和解释各种自然现象有着重要的意义。
在物理实验中，验证牛顿运动定律是一项必不可少的内容。
本文将介绍一些常见的验证牛顿运动定律的实验及实验创新。
1. 牛顿第一定律实验：惯性球实验牛顿第一定律也称为惯性定律，它的核心思想是当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体会保持这种状态，直到受到外力的作用而改变它的运动状态。
惯性球实验就是一种经典的验证牛顿第一定律的实验。
该实验的操作流程如下：1) 准备一根光滑的坡道，把其中一端用胶带固定在桌面上。
2) 在坡道的另一端放置一个圆球。
3) 将圆球从坡上推下，观察球的运动状态。
如果将圆球推动到起点后，球沿着坡道直线滑下，球运动速度不变，且因为没有外力作用，球将一直向前滑行，直到碰到桌面止住，这便是牛顿第一定律的实验验证。
实验结果表明，初速度为零的物体可以保持静止状态，也可以保持匀速运动状态。
实验创新：改变坡道的倾角、加入风的影响等条件，让学生观察物体的改变，探究牛顿第一定律的实验现象更加全面。
牛顿第二定律与加速度有关，它是描述物体如何受到一个力作用而产生加速度的定律，它的公式为F=ma，即施加的力F等于物体质量m与物体加速度a的乘积。
加速运动实验是验证牛顿第二定律的常见实验。
1) 准备一个平滑的水平桌面，放置一个光滑的滑轮。
2) 用一个绳子把重物绑在滑轮上方，另一端把绳子绕在光滑的水平细杆上。
3) 在光滑细杆的前端放置一个光滑斜面，将重物从斜面上释放，观察物体在滑轮上的运动情况。
实验结果表明，当物体从斜面上滑落时，因重力作用而产生向下的加速度，经过滑轮转动后，重力方向已经改变，这时需要施加另一个向上的力才能保证物体不会继续下降，从而验证了牛顿第二定律。
牛顿第三定律是关于物体相互作用的定律，它表明任何两个物体相互作用时，第一个物体对第二个物体施加的力与第二个物体作用于第一个物体的力大小相等，方向相反。
物理实验技术中牛顿运动定律的验证方法
物理实验技术中牛顿运动定律的验证方法引言：牛顿运动定律是经典力学的基础理论，广泛应用于物理学的各个领域。
正确验证牛顿运动定律在实验中的适用性，对于提高实验技术水平和深化对物理规律的理解具有重要意义。
本文将介绍几种常见的物理实验技术中验证牛顿运动定律的方法，以及这些方法的原理和实验步骤。
一、万有引力实验验证牛顿第二定律万有引力是牛顿力学中的一项重要定律，描述了物体间通过引力相互作用的规律。
通过测量地球上自由下落物体的加速度，并由此得到物体自身质量，可以验证牛顿第二定律。
实验过程如下：1. 在垂直方向上设置一个垂直刻度尺，用来测量自由下落物体的高度。
2. 用一个轻质且可自由下落的物体，如一个小球，通过滑轨从不同高度自由下落，并记录下落时间。
3. 根据自由下落的时间和高度，计算出物体的竖直方向的加速度。
4. 根据牛顿第二定律的公式 F=ma，将物体的质量和加速度代入，得到物体所受的合力。
5. 考虑到该实验中只有重力作用在物体上，根据牛顿万有引力定律F=G(m1*m2)/r^2，结合物体质量和合力，可以求解出万有引力常数 G。
通过这个实验，我们验证了牛顿第二定律在物体自由下落过程中的适用性，并进一步验证了万有引力定律。
二、线性运动实验验证牛顿第一定律牛顿第一定律描述了物体在无外力作用下的运动状态。
通过线性运动实验，我们可以验证牛顿第一定律的适用性。
实验过程如下：1. 在一个光滑的水平面上，放置一个受力小车，保证其能够无阻力地滑动。
2. 在小车上放置一个小物体，如一个金属块。
3. 施加一个力作用在小车上，让其以恒定速度运动。
4. 记录小车的速度和施加的力的大小。
5. 根据牛顿第一定律的公式 F=ma，将所施加的力和物体质量代入，求解得到加速度。
6. 如果所施加的力和测得的加速度相等，说明物体运动状态是恒定的，即验证了牛顿第一定律。
通过这个实验，我们验证了牛顿第一定律在物体恒定速度运动中的适用性。
三、平面运动实验验证牛顿第三定律牛顿第三定律描述了物体间相互作用力的平衡关系。
验证牛顿运动实验报告
验证牛顿运动实验报告1. 实验目的本实验的目的是验证牛顿第一、第二和第三定律。
通过对物体的运动进行观察、测量和分析，以达到理解和验证这些定律的目的。
2. 实验器材- 弹簧测力计- 砝码组- 平衡杆- 支架- 纸张- 笔3. 实验原理3.1 牛顿第一定律牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出当物体受到合外力的作用时，将产生加速度。
即F = m ×a，其中F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示物体所获得的加速度。
3.2 牛顿第二定律牛顿第二定律与物体的加速度和施力之间的关系密切相关。
其表达式为F = ma，其中F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示物体所获得的加速度。
3.3 牛顿第三定律牛顿第三定律即作用力与反作用力相等，方向相反。
当物体受到外力作用时，物体对外界也会产生等大反向的力。
4. 实验步骤1. 将支架搭建好，并将平衡杆固定在支架上。
2. 使用弹簧测力计将砝码组悬挂在平衡杆的一端。
3. 在纸张上绘制一个坐标系，并记录时间与位置的关系。
4. 初始时，将平衡杆放在平衡位置上，记录物体的初始位置。
5. 将平衡杆从平衡位置释放，并记录物体的运动过程中的位置变化和时间变化。
6. 根据记录的数据，绘制出物体的运动曲线，并分析曲线的特点。
5. 数据分析根据实验记录的数据，我们计算出物体在不同时间点的加速度，并与施加在物体上的合外力进行对比。
经过计算和分析，我们得到如下结论：1. 物体在受力作用下的加速度与所施加的合外力成正比。
2. 物体的质量与加速度呈反比关系。
3. 物体所受外力与物体施加在外界的反作用力相等，且方向相反。
这些结论验证了牛顿的运动定律，特别是牛顿第二定律与第三定律。
6. 实验结论通过对牛顿运动实验的观察和分析，我们得出以下结论：1. 牛顿第一定律是物体在无外力作用下保持静止或匀速直线运动的定律。
2. 牛顿第二定律描述了物体受到外力作用时的加速度与施力之间的关系。
3. 牛顿第三定律指出任何作用力都伴随着等大反作用力，方向相反。
力学实验教案探索牛顿运动定律的实验验证
力学实验教案探索牛顿运动定律的实验验证力学实验教案：探索牛顿运动定律的实验验证引言：力学是物理学中的一个分支，主要研究物体在力的作用下的运动规律。
牛顿力学是力学中的基本理论，其中包含了三条著名的牛顿运动定律。
为了帮助学生深入理解牛顿运动定律并掌握实验验证的方法，本文将提供一份力学实验教案，引导学生通过实验来探索牛顿运动定律的实验验证。
实验一：牛顿第一定律的验证 - 物体的惯性实验目的：通过实验验证牛顿第一定律，即物体的惯性。
实验器材：1. 桌子2. 圆柱体3. 弹簧测力计4. 木滑块实验步骤：1. 将桌子平放，确保其表面光滑水平。
2. 在桌面上放置一个圆柱体，使其静止不动。
3. 将弹簧测力计的一端固定在圆柱体上，并将其另一端通过木滑块连接到墙上。
4. 用手将圆柱体向右推动一段距离，并记录弹簧测力计示数。
5. 改变推动的方向，再次记录弹簧测力计示数。
实验结果与分析：根据牛顿第一定律的描述，物体在没有受到外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
在实验中，当圆柱体静止时，弹簧测力计的示数为零，证明了物体的惯性。
当推动圆柱体时，无论推动的方向如何，弹簧测力计示数均不为零，说明物体由于惯性而保持匀速直线运动。
实验结论：实验结果验证了牛顿第一定律，即物体具有惯性，在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
实验二：牛顿第二定律的验证 - 质量与加速度的关系实验目的：通过实验验证牛顿第二定律，即质量与物体加速度之间的关系。
实验器材：1. 桌子2. 圆柱体3. 弹簧测力计4. 滑轮5. 不同质量的金属小块6. 倒计时器实验步骤：1. 将桌子平放。
2. 利用滑轮将弹簧测力计与金属小块相连。
3. 将金属小块挂在滑轮上，并调整滑轮的位置，使其保持水平。
4. 将圆柱体放在桌子上。
5. 启动倒计时器，并立即拉动金属小块使其下滑，记录下滑过程所需的时间。
6. 重复实验，但使用质量不同的金属小块，并记录下滑过程所需的时间。
实验结果与分析：根据牛顿第二定律的描述，物体受到的合力与物体的质量和加速度之间存在着直接的关系，即 F = ma。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中非常重要的理论之一，它分为三个定律，描述了物体在力的作用下的运动规律。
验证牛顿运动定律是物理实验课程中的一个重要内容。
在实验中，学生们可以通过搭建实验装置，进行数据采集、分析，验证牛顿三大定律的正确性，从而深入理解物体在力的作用下的运动规律。
一、牛顿第一定律牛顿第一定律也称为惯性定律，它指出：物体静止时会继续保持静止状态，物体匀速直线运动时会保持匀速直线运动状态，直到有外力作用改变其状态。
为验证牛顿第一定律，可以进行下面这个简单的实验。
1.1 实验装置：一根水平摆放的光滑桌面、一个小木块、一根细线、一个吊钩。
1.2 实验步骤：（1）在桌面上放置一根水平摆放的光滑桌面，并将小木块放在桌面上。
（2）在小木块上方悬挂一根细线，细线的另一端连接一个吊钩。
（3）用手轻轻拉动小木块，使其开始运动。
（4）在拉动完成后，迅速用手去除细线，观察小木块的运动状态。
1.3 实验结果：在实验中，观察到小木块在细线被去掉之后，会继续沿着之前的方向做匀速直线运动，直至受到外力作用停止。
二、牛顿第二定律牛顿第二定律描述了物体在力的作用下的运动规律，它的数学表达式为：F=ma。
即物体所受的力等于物体的质量与加速度的乘积。
为验证牛顿第二定律，可以进行下面这个实验。
2.2 实验步骤：（1）在光滑水平轨道上放置小车，并将小铅球悬挂在载有磁铁的垂直支架上。
（2）调整小铅球的高度，使其与小车相碰。
（3）用手轻轻拉动小车，使小车在光滑水平轨道上做匀速直线运动。
（4）在小车运动的过程中，用手松开小铅球，让其撞击小车。
2.3 实验结果：在实验中，观察到小车在被小铅球撞击后，会受到一个力的作用，产生加速度，加速度的大小与小铅球的质量、高度以及与小车碰撞的时间等因素有关。
2.4 实验分析：从实验结果来看，小车在受到小铅球撞击后会产生加速度，这符合牛顿第二定律的描述。
即物体所受的力等于物体的质量与加速度的乘积。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中最重要的基本定律之一，它具有广泛的应用价值。
为了验证牛顿运动定律，教师可以设计以下两个实验，并通过实验创新来增强学生对牛顿运动定律的理解。
实验一：牛顿第一定律的验证实验设备：光滑水平桌面、小球、细线、弹簧测力计实验原理：牛顿第一定律表明，当合外力为零时，物体将保持静止或做匀速直线运动。
实验步骤：1. 将光滑水平桌面上细线固定在一点上，并通过细线将小球与弹簧测力计相连。
2. 将小球放在桌面上，使小球保持静止，检测弹簧测力计的示数，并记录下来。
3. 用手轻轻放开小球，使其自由运动，再次检测弹簧测力计的示数，并记录下来。
4. 将桌面倾斜一定角度，使小球做匀速直线运动，检测弹簧测力计的示数，并记录下来。
实验结果分析：根据实验结果，比较小球静止时的示数和小球自由运动时的示数，如果两个示数相等，则可以说明小球静止和自由运动时合外力为零，符合牛顿第一定律的要求。
而比较小球自由运动和匀速直线运动时的示数，如果两个示数相等，则可以说明小球自由运动时合外力为零，符合牛顿第一定律的要求。
实验二：牛顿第二定律的验证实验设备：小车、行程计、不同质量的物体、弹簧测力计实验原理：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。
实验步骤：1. 将小车放在光滑水平桌面上，将行程计固定在小车上，并将不同质量的物体放在小车上。
2. 以相同的力将小车推动，记录下小车的加速度和所施加的力。
3. 通过改变放在小车上的物体的质量，重复步骤2，并记录下相应的加速度和所施加的力。
实验结果分析：根据实验结果，绘制出加速度与所施加的力之间的关系图，如果关系图呈直线，并经过原点，则可以说明加速度与所施加的力成正比，符合牛顿第二定律的要求。
实验创新：为了增强学生对牛顿运动定律的理解，教师可以进行实验创新，例如设置不同的摩擦力条件下的实验，或者设计其他与牛顿运动定律相关的实验。
物理现象牛顿运动定律的实验验证
物理现象牛顿运动定律的实验验证关键信息项：1、实验目的：验证牛顿运动定律2、实验设备与材料：列举所需的仪器和材料3、实验步骤：详细描述实验操作流程4、数据记录与处理：说明如何记录和分析实验数据5、误差分析：分析可能导致实验误差的因素6、安全注意事项：强调实验过程中的安全要点1、引言本协议旨在详细阐述对物理现象中牛顿运动定律的实验验证过程，以确保实验的准确性和可靠性。
11 牛顿运动定律简介牛顿第一定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。
牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。
2、实验目的通过实验操作和数据分析，验证牛顿运动定律的正确性，并加深对其的理解和应用。
3、实验设备与材料31 轨道小车32 砝码33 打点计时器34 纸带35 细绳36 滑轮37 天平38 刻度尺4、实验步骤41 实验准备将轨道小车放置在水平桌面上，调整滑轮的高度，使细绳与轨道平行。
安装打点计时器，并连接电源。
42 验证牛顿第一定律让小车在没有外力作用的情况下在轨道上滑行，观察其运动状态是否保持匀速直线运动。
43 验证牛顿第二定律431 在小车上放置不同质量的砝码，通过细绳跨过滑轮连接重物，改变拉力的大小。
432 启动打点计时器，记录小车的运动情况，得到纸带。
433 测量纸带各点之间的距离，计算小车的加速度。
434 分析加速度与拉力、质量之间的关系，验证牛顿第二定律。
44 验证牛顿第三定律将两辆相同的小车放在轨道上，中间用弹簧连接。
推动一辆小车，观察另一辆小车的运动情况，验证作用力与反作用力的大小和方向关系。
5、数据记录与处理51 设计数据记录表格，包括实验次数、小车质量、拉力大小、加速度、作用与反作用力的大小等。
52 对纸带进行测量和分析，计算小车的加速度。
53 绘制加速度与拉力、质量的关系曲线，进行线性拟合，得出相关系数。
验证牛顿运动定律
实验（4）验证牛顿运动定律知识梳理一、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．掌握利用图象处理数据的方法．二、实验原理与方法1．验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿运动定律，即F＝Ma，当研究对象有两个以上的参量发生变化时，设法控制某些参量使之不变，而研究另外两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法．本实验中有力F、质量M和加速度a三个变量，研究加速度a与F及M 的关系时，先控制质量M不变，讨论加速度a与力F的关系；然后再控制力F不变，讨论加速度a与质量M的关系．2．实验中需要测量的物理量和测量方法是：小车及砝码的总质量M；用天平测出．小车受到的拉力F认为等于托盘和砝码的总重力mg．小车的加速度a利用纸带根据Δs=aT2计算．三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码．四、实验步骤及数据处理1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把数值记录下来．图3-4-12．按如图3-4-1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，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一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．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在斜面方向上的分力平衡．4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4．在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4．6．重复步骤5两次，得到三条纸带．7．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值．8．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比．9．保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．交流与思考:若由实验结果画出的小车运动的a-F 图线是一条并不过原点的直线，说明实验中存在什么问题？图线的斜率有何物理意义？实验中并不画出a-M 图线，而是画出Ma 1-图线，这包含了哪些物理思想方法？ 提示:a -F 图线是一条并不过原点的直线，说明F 并不是小车受到的合外力．若图线在F 轴上有截距，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；若图线在a 轴正向有截距，说明平衡摩擦力过度，此时图线的斜率表示M1． 由牛顿第二定律可知，a 与M 成反比，所以a-M 图线并不是直线．为了减小实验误差，也为了将曲线转化为便于研究的直线，画出Ma 1-图线，这包含了物理学中化曲为直的思想方法，此时图线的斜率表示F ．五、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，小盘和砝码的总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.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（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 ．六、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．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总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，除了不挂小盘外；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．交流与思考：为何小盘及砝码的重力不等于绳子的拉力？如何才能减小由此造成的测量误差？提示：令小车带上纸带在斜面上平衡阻力后挂上小盘，使小车和小盘一起加速运动时绳的拉力大小为T ，小车总质量为M ，小盘及砝码总质量为m ，它们的加速度为a ，由牛顿第二定律，对M 有T =Ma对m 有mg -T =ma 联立解得g Mm m g mM Mm T +=+=1 可见，欲使T ≈mg ，则必有0→M m ，故有m ≤M 为条件．实验操作中一般保持M >20m ，否则，系统误差较大．典例精析1．实验原理及操作【例1】 在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图3-4-2所示的实验装置．图3-4-2小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中砝码的质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．（1）当M 与m 的大小关系满足______________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a 与质量M 的关系，应该作a 与______________的图象．（3）如图3-4-3（a ）所示为甲同学根据测量数据作出的aF 图线，说明实验存在的问题是___________________________________________________________________________．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F 图线如图3-4-3（b ）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？图3-4-3思路点拨：从实验原理入手，对照本实验的操作要求，弄清各图象的物理意义，讨论实验中处理数据的方法．解析：（1）当M >>m 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力．（2）因由实验画的a-M 图象是一条曲线，难以判定它所对应的函数式，从而难以确定a 与M 的定量关系 所以在实验中应作Ma 1-图象而不是a-M 图象来分析实验结果． （3）图（a ）甲同学根据测量数据作出的a-F 图线没有过原点，图象交于F 轴上一点，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F 图线，两图象的斜率不同，说明两个同学做实验时的小车及车上砝码的总质量不同．答案：（1）M >>m （2）M1 （3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 （4）两小车及车上的砝码的总质量不同2．实验数据处理与误差分析【例2】 某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带，如图3-4-4（长度单位：cm ），图中各点为每5个打点选出的计数点（两计数点间还有4个打点未标出）．图3-4-4（1）请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中（小数点后保留两位数）．（2）请在图3-4-5中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上，并作出平滑的图线．（3）由图象得出的结论是：_________________________________．图3-4-5思路点拨：物体的加速度可以由纸带利用逐差法求得．为了便于研究a 与M 之间的关系，可以作出Ma 1 图象，图象为直线说明物体在拉力一定时加速度与质量成反比． 解析：（1）a 的计算利用逐差法2222222m/s 99.0m/s 101.0903.6298.20929)()(9)()()(=⨯⨯⨯-=-=++-++=-+-+-=-Tx x T x x x x x x T x x x x x x a OC OFBC AB OA EF DE CDBC EF AB DE OA CD （2）描点绘图，如图3-4-6所示．图3-4-6（3）由图象知Ma 1-图象是一条直线，即在拉力一定时，物体的加速度与质量成反比． 答案：（1）0.99 （2）如图3-4-6所示（3）在拉力一定时，物体的加速度与质量成反比（与质量的倒数成正比）点评：验证牛顿第二定律，主要是验证力、加速度与质量三者间的关系，可以将实验数据分别通过数学公式验证是否符合牛顿第二定律即可，也可将实验数据描绘在图象中，结合实验数据和实验操作仔细分析实验中存在的系统误差和偶然误差．【例3】 若测得某一物体质量M 一定时，a 与F 的有关数据资料如下表所示．（1）根据表中数据，在图3-4-7所示坐标中画出a-F 图象．图3-4-7（2）根据图象判定： M 一定时，a 与F 的关系为______________________________．图3-4-8解析：本题主要考查“验证牛顿运动定律”实验的数据处理方法及结果分析．若a与F成正比，则图象是一条过原点的直线．同时，因实验中不可避免地出现误差，则在误差允许范围内，图象是一条过原点的直线即可．连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑，如图3-4-8所示．答案：（1）见解析图（2）正比关系。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是经典力学的基石，通过实验验证可以更好地理解和应用这些定律。
本文将介绍一些常见的牛顿运动定律的实验及实验创新方法。
一、牛顿第一定律实验牛顿第一定律也被称为惯性定律，即物体在不受力作用时将保持匀速直线运动，或保持静止状态。
我们可以通过一些简单的实验来验证这一定律。
1. 空气减阻实验将一个小球放在水平桌面上，用手指快速推动小球，观察小球受到的阻力和滑动距离之间的关系。
实验结果表明，小球在没有外力作用下将保持匀速直线运动。
二、牛顿第二定律实验牛顿第二定律描述了力和物体加速度之间的关系，可以通过以下实验进行验证。
1. 物体质量与加速度的关系在水平面上放置一块木板，将一定质量的物体放在木板上，然后用手迅速推动木板，观察物体受到的加速度和施加的力之间的关系。
实验结果表明，物体的加速度与施加的力成正比，并与物体的质量成反比。
2. 用弹簧测力计测力将弹簧测力计固定在水平面上，然后悬挂一定质量的物体在测力计的弹簧上，记录下测力计示数。
然后增加物体的质量，再次记录示数。
根据牛顿第二定律的公式F=ma，可以得到测力计示数与物体质量成正比。
1. 棒球与篮球的碰撞实验将一个篮球和一个棒球放在桌面上，用手迅速推动篮球，使其撞击到静止的棒球，观察两个球的运动情况。
实验结果表明，篮球和棒球之间产生的力与反作用力大小相等，方向相反。
2. 摆球实验将一根线固定在天花板上，线底部悬挂一个小球，然后用手使小球偏离平衡位置，并将其释放。
观察小球的运动情况。
实验结果表明，小球在释放后来回摆动，并继续保持平衡位置，这是由于小球与线之间产生的力和反作用力。
实验创新方法：除了上述经典的实验，我们还可以创新一些实验方法来验证牛顿运动定律。
1. 创新测力仪器可以使用压敏电阻、弯曲传感器等新型传感器来制作测力仪器，用于测量物体所受的力。
2. 利用摄像机和图像处理技术可以使用高速摄像机和图像处理技术来记录和分析物体的运动轨迹，从而研究物体的加速度和作用力之间的关系。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一，描述了物体运动的基本规律。
牛顿运动定律可以通过实验来验证，并且可以通过实验创新来进一步深化对该定律的理解。
本文将介绍牛顿运动定律的教材实验及实验创新。
一、教材实验1. 牛顿第一定律实验牛顿第一定律也称惯性定律，它指出如果物体没有受到外力作用，它将保持静止或匀速直线运动的状态。
为了验证这一定律，可以进行以下实验：实验材料：- 平滑水平桌面- 小球- 弹簧测力计实验步骤：1）将平滑水平桌面放在水平台上，用水平仪调整确保水平。
2）在桌面上放置小球，并在其上方悬挂弹簧测力计。
3）用手指使小球处于静止状态，记录此时弹簧测力计的读数。
4）发力使小球做匀速运动，同样记录此时弹簧测力计的读数。
实验结果：根据实验结果可以发现，当小球静止时，弹簧测力计的读数为零；当小球做匀速运动时，弹簧测力计的读数也为零。
这就验证了牛顿第一定律的内容：物体在没有受到外力作用时，会保持其运动状态。
实验步骤：1）在平滑水平轨道上放置小车，并在其上方悬挂弹簧测力计。
2）在小车上安装计时器，用于测量小车的加速度。
3）对小车施加不同大小的力，记录相应的加速度和作用力。
实验结果：通过实验可以得到一组数据，其中包括小车的质量、受到的作用力、以及加速度。
通过对这些数据的分析和计算，可以验证牛顿第二定律。
实验结果应当符合公式 F=ma，即作用力与加速度成正比，与物体质量成反比。
3. 牛顿第三定律实验牛顿第三定律描述了任何一种作用力都有一个相等且反向的反作用力。
为了验证这一定律，可以进行以下实验：二、实验创新除了以上教材实验外，还可以通过实验创新来深化对牛顿运动定律的理解，以下是一些实验创新的想法：1. 利用传感器进行实时数据采集在进行牛顿第二定律实验时，可以利用加速度传感器和力传感器来实时采集小车的加速度和受到的作用力数据，通过计算机软件对数据进行分析和处理，进一步验证牛顿第二定律。
牛顿运动定律的实验验证
牛顿运动定律的实验验证牛顿运动定律，作为经典力学的基石，影响了现代科学的发展。
这三个定律描述了物体运动的规律，从而使人们能够预测和解释物体在空间中的运动。
本文将围绕牛顿运动定律展开，探讨实验验证的重要性和方法。
牛顿第一定律，也称为惯性定律，表明物体在没有外力作用下将保持匀速直线运动或保持静止状态。
为了验证这一定律，我们可以进行简单的实验。
首先，准备一个水平光滑的桌面，并在上面放置一个小球。
当我们用手指轻轻推动球一段距离后，球将开始匀速滑行，直到摩擦力使其停下。
这个实验结果符合牛顿第一定律的预测，即物体在没有外力作用下将保持匀速直线运动。
接下来，我们来探讨牛顿第二定律的实验验证。
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。
为了验证这一定律，我们可以设计一个简单的实验。
首先，准备一个小的推车，上面放置一个重物。
然后，用一根弹簧吊住推车，并将其与墙面相连。
当我们施加不同大小的力推动推车时，记录下推车的加速度和所受力的大小。
通过对实验数据的分析，我们可以发现加速度与力成正比，与推车的质量成反比，验证了牛顿第二定律的预测。
最后，我们来讨论牛顿第三定律的实验验证。
牛顿第三定律表明，对于每一个作用力，都有一个相等大小、方向相反的反作用力。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验：将两个相同质量的弹簧挂在一个支架上，同时将两个弹簧上方分别连接两个质量相同的小球。
然后，用手拉动其中一个小球，观察另一个小球的运动情况。
实验结果显示，当一个小球向左运动时，另一个小球向右运动，两者的加速度和反向力大小相等，这符合牛顿第三定律的预测。
通过对牛顿运动定律的实验验证，我们可以更深入地理解物体运动的规律。
这些实验不仅使我们对牛顿运动定律的科学原理有了更直观的认识，也为我们解释和预测现实世界中各种物体的运动提供了依据。
然而，需要注意的是，实验验证并非一劳永逸的事情。
随着科学技术的进步，我们可以设计更复杂、更精确的实验来验证牛顿运动定律，并对其中的细节进行更加深入的研究。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是经典力学的基础，通过实验验证牛顿运动定律可以帮助学生理解并巩固这一重要的物理概念。
本文将介绍几个常见的实验验证牛顿运动定律的方法，并探讨一些实验创新的可能性。
第一个实验是验证牛顿第一定律的实验。
牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出一个物体如果没有外力作用，将保持静止或匀速直线运动。
在这个实验中，我们可以取一个平稳的水平台面，将一块小物体放置在平台面上。
在没有外力作用的情况下，物体将保持静止。
然后，我们可以用一个小铁块轻轻碰撞这个物体，观察它的运动情况。
根据牛顿第一定律，当小铁块碰撞时，物体将产生一个等大反向的力，使得物体继续保持静止。
第二个实验是验证牛顿第二定律的实验。
牛顿第二定律描述了力、质量和加速度之间的关系。
实验中，我们可以采用力的平衡实验，即通过改变物体的质量和施加的力，来观察物体的加速度的变化。
我们需要一个具备重力作用的实验平台，上面安装一个滑动的小车。
然后，我们可以在小车上加上一定质量的物体，然后分别施加不同大小的力使得小车加速。
通过测量小车在不同力作用下的加速度，并利用牛顿第二定律的公式，我们可以验证质量、力和加速度之间的关系，即F=ma。
第三个实验是验证牛顿第三定律的实验。
牛顿第三定律指出，任何一对物体之间的作用力都是相互作用的，并且大小相等、方向相反。
实验中，我们可以利用弹簧测力计来验证这个定律。
我们将弹簧测力计固定在支架上，并将其一端连接到墙壁上。
然后，在弹簧测力计的另一端挂上一定质量的物体。
观察到挂在测力计上的物体受到的拉力，并将其读数记录下来。
然后，我们可以将该物体挂在墙壁上，使其受到重力作用，在弹簧测力计上测量到的拉力与之前的相等。
这个实验验证了牛顿第三定律的成立，即动力学作用与反作用力大小相等、方向相反。
在实验创新方面，我们可以尝试利用新的材料或设备来验证和研究牛顿运动定律。
我们可以利用传感器和计算机软件来记录和分析物体的加速度和力的变化，以实现实验数据的精确测量和分析。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是经典力学的基础，在物理学中具有极为重要的地位。
本文将从实验角度来验证牛顿运动定律，同时探讨实验创新的重要性。
一、实验一：牛顿第一定律实验实验材料：铅球、弹簧、细绳、水平滑轨、挂钩。
实验步骤：1.将弹簧垂直悬挂于水平滑轨的一端，细绳系于弹簧底端，并将另一端系于铅球。
2.将铅球挂于滑轨的另一端，调节滑轨的位置，使铅球悬挂时刚好离开地面。
3.给铅球一个小的推力，观察铅球的运动状态。
实验结果：当给铅球一个小的推力后，铅球将会受到惯性的作用，继续以原来的匀速运动状态运动，不会发生任何改变。
实验分析：根据牛顿第一定律的描述，物体在匀速直线运动时如果没有任何作用力的干预，就将一直保持原有的运动状态。
实验中，我们可以看到当给铅球一个小的推力后，铅球没有受到其他力的干预，依然以原来的匀速运动状态继续运动，从而验证了牛顿第一定律的正确性。
2.将水平滑轨放置于倾斜面上，并用挂钩将铅球挂于水平滑轨一端。
当给铅球施加不同力时，铅球将以不同的加速度和速度在水平滑轨上运动，且铅球的加速度与施加的力成正比关系。
根据牛顿第二定律描述，物体的加速度与所受的力成正比，与质量成反比。
实验结果验证了这一定律的正确性。
三、实验创新实验创新是一种创意性的实验形式，它具有独特的教学价值和科研意义。
为了进一步验证牛顿运动定律的正确性，我们在实验中添加了一个创新的环节——利用摩擦力对牛顿第二定律的验证。
实验材料：垂直于水平滑轨的倾斜面、金属块、弹簧测力计、水平滑轨。
1.将金属块沿倾斜面滚落至水平滑轨末端，并停止。
2.将弹簧测力计固定在水平滑轨上，将金属块挂于弹簧测力计上方，使金属块受到弹簧测力计的拉力。
3.对金属块施加不同的推力，通过测量拉力的大小，计算金属块的加速度。
经过实验测量，我们发现，当施加不同大小的推力时，金属块的加速度与施加的力成正比，与牛顿第二定律的描述相符合。
通过添加摩擦力这一创新环节，我们成功地验证了牛顿第二定律的正确性，并实现了对经典力学知识的更深层次的理解。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一，它描述了物体运动时所受到的力和物体运动状态之间的关系。
为了证明牛顿运动定律的正确性，学生需要进行一些实验以检验定律的适用性。
本文将介绍几个常见的牛顿运动定律实验及实验创新。
一、牛顿第一定律实验牛顿第一定律也称为惯性定律，它表明一个物体如果没有外力作用，将继续保持静止或匀速直线运动的状态。
为了验证这一定律，可以进行如下实验：准备材料：一根粗细均匀的细木条，一张桌子，一本书或任何重物，一块平滑的纸片。
实验步骤：1. 将细木条平放在桌子上，并将书放在细木条上方。
2. 用手指将细木条迅速划出，让书保持静止状态。
3. 缓慢将细木条向外推动，使书缓慢滑动到桌子边缘并落地。
4. 重复进行以上操作，将纸片放在书和细木条之间。
实验结果及分析：在未放置纸片时，书会继续滑动并落地，这是因为物体会继续保持之前的运动状态，直到有外力作用改变它的运动状态。
当在书和细木条之间放置纸片时，书的运动状态受到了外力的影响，因而停止了滑动。
这个外力来自于摩擦力，阻止了书的运动，这说明物体处于静止状态需要外力作用。
准备材料：一张桌子，一些选定重量的物品，一条弹簧。
1. 将弹簧固定在桌子上，并在弹簧下端悬挂一个质量为m的物品。
2. 测量和记录弹簧的伸长程度和物品的质量。
3. 更换不同的物品质量，重复上述步骤。
4. 将得到的数据绘制成伸长程度与物品质量的图表，计算出每个物品的加速度。
通过实验数据的统计分析，可以发现加速度与施力的大小成正比，与物品的质量成反比。
即a∝F/m。
牛顿第三定律也称为作用-反作用定律，它表明每一个物体在受到作用力时都会产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
为了验证这一定律，可进行如下实验：准备材料：两个手掌，一架弹弓，弹珠。
1. 将弹珠放在弹弓上，拉开弹簧，用手指扣动弹珠，使其飞出。
2. 在飞行中的弹珠前方伸出一只手掌，使弹珠撞在手掌上并停止运动。
实验验证牛顿运动定律
❖ 答案：(1)0.16(0.15也算对) (2)见图10
❖ 图10 ❖ (3)未计入砝码盘的重力
❖ 高分通道
❖ (1)审题要细心，每5个点取一个计数点， 故T＝0.1 s，而不是0.02 s.
❖ (2)描点要细心，不可用折线连接各点．
❖ (3)以小车为研究对象研究a－F关系时， 为减小系统误差，要求满足m≪M的条件， 故很容易认为本题中图线不过原点的原因 就是未满足m≪M，从而失分．由题述实 验操作过程可知，在实验中是以小车、砝 码和砝码盘组成的系统为研究对象，不存 在上述系统误差，而表格中只把砝码的重 力作为系统所受合外力，显然是不妥的 .
❖ 8．保持砂和桶的质量不变，在小车上加
放砝码(也需记录好)，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a，横坐标表示质量的倒数
，
根据实验结果描出相应的点，如果这些点
在一条直线上，就证明了加速度与质量成
反比．
❖ 四、数据处理
❖ 1．把小车在不同力作用下产生的加速度 填在下表中：
❖ 由以上数据画出它的a—F关系图象如图2 所示．
❖ (3)物体的质量M为多少？产生加速度的力 为多大？
❖ 解析：本题主要考查用图象法处理实验数 据的能力．
❖ (1)建立坐标系，确定标度，描点画出， 得出a－F图象和a－ 图象分别如图4甲、 乙所示．
图4
❖ 答案：（1）见解析图 （2）正比 反比 （3）0.50Kg
❖ 4.02N
❖ 【例2】 某学习小组的同学在用打点计 时器探究物体的加速度与物体的质量之间 的关系实验中，不改变拉力，只改变物体 的质量，得到了如下表所示的几组数据， 其中第3组数据还未算出加速度，但对应 该组已打出了纸带，如图5所示(长度单位： cm)，图中各点为每打5个点选出的计数 点(两计数点间还有4个打点未标出).
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实验:验证牛顿运动定律[基本要求][数据处理]1.探究加速度与力的关系以加速度a 为纵轴、F 为横轴，先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 为纵轴、m 为横轴，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，但不易得出a 与m 的具体关系.若以a 为纵轴、1m为横轴，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.[误差分析]1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.[注意事项]1.平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，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.不需要重复平衡摩擦力：整个实验中平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力.3.实验条件：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.“一先一后”：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，再释放小车.考向1 对实验原理和注意事项的考查[典例1] (1)我们已经知道，物体的加速度a 同时跟合外力F 和质量M 两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是 .(2)某同学的实验方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F ，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：①用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是 .②使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于 .(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A.利用公式a ＝2x t 2计算B.根据逐差法利用a ＝Δx T 2计算 两种方案中，选择方案 比较合理.[解析] (1)实验研究这三个物理量之间关系的思想方法是控制变量法.(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力，只有在满足砂桶的质量远小于小车的质量时，拉力才可近似等于砂桶的重力.(3)计算加速度时，用逐差法误差较小.[答案] (1)控制变量法 (2)平衡摩擦力 砂桶的重力 (3)B考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] (2016·新课标全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码.图(a)本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表.n＝2时的st图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.图(b)图(c)(5)利用a n 图象求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字，重力加速度取g ＝9.8 m·s －2).(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号).A.a n 图线不再是直线B.a n 图线仍是直线，但该直线不过原点C.a n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大[解析] (3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s ＝12at 2，结合图(b)得加速度a ＝0.39 m/s 2.(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a 与n 成正比，即a n 图线为过原点的直线.a n 图线的斜率k ＝0.196 m/s 2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm 0g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝m 0g M ＋Nm 0n ，则k ＝m 0g M ＋Nm 0，可得M ＝0.45 kg. (6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm 0g －μ[M ＋(N －n )m 0]g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝＋μ）m 0g M ＋Nm 0·n －μg ，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B 、C 项正确.[答案] (3)0.39(0.37～0.49均可) (4) a n 图线如图所示 (5)0.45(0.43～0.47均可) (6) BC考向3 实验创新与改进以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器，或巧用物理规律进行新的探究活动来设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、创新性等特点.1.实验器材的改进(1)为了减小摩擦，用气垫导轨替代长木板；(2)用频闪照相或光电计时器替代打点计时器.2.数据处理方法的改进利用传感器，借助于计算机系统来处理数据，得到加速度，或直接得到加速度与外力、加速度与质量之间的关系.3.运用牛顿运动定律进行新的探究实验以本实验为背景，结合牛顿第二定律，测量两接触面间的动摩擦因数、物体的质量等.[典例3]如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传感器可测得细线上的拉力大小)，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放.甲(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝mm.乙(2)下列不必要的一项实验要求是(请填写选项前对应的字母).A.应使A位置与光电门间的距离适当大些B.应将气垫导轨调节水平C.应使细线与气垫导轨平行D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(3)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______________________________.(4)为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为(填正确答案标号).A.tB.t2C.1tD.1t2[解析] (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，由图知第5条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm.(2)应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，选项A正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B、C正确；拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，选项D 错误.(3)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度.根据运动学公式可知，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离L .(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M 不变，因此有v 2＝2aL ，v ＝d t ，a ＝F M ，则d 2t 2＝2F M L .所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F 1t 2图象，选项D 正确. [答案] (1)2.25 (2)D (3)滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离 (4)D[典例4] 如图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：甲①用天平测量物块和遮光片的总质量M 、重物的质量m ，用游标卡尺测量遮光片的宽度d ，用米尺测量两光电门之间的距离s ；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A 的左侧由静止释放；用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt 1和Δt 2，求出加速度a ；④多次重复步骤③，求a 的平均值a ；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1)测量d 时，某次游标卡尺(主尺的分度值为 1 mm)的示数如图乙所示，其读数为 cm.乙(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt 1和Δt 2表示为a ＝ .(3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ＝ .[解析] (1)由题图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为1.1 cm ，游标尺示数为6×0.05 mm ＝0.30 mm ＝0.030 cm ，则游标卡尺示数为1.1 cm ＋0.030 cm ＝1.130 cm.(2)物块经过A 点时的速度v A ＝d t A ，物块经过B 点时的速度v B ＝d t B ，物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得：v 2B －v 2A ＝2as ，加速度a ＝12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12. (3)以M 、m 组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg －μMg ＝(M ＋m )a ，解得μ＝mg －M ＋m ）a Mg .[答案] (1)1.130(2)12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12 (3)mg －M ＋m ）a Mg。