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(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
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完整版
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Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】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》实验报告速度加速度的测定和牛顿运动定律的验证.doc
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。
《大学物理(一)》实验报告
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：在线提交实验报告学生姓名：朱建军学提交时间：2017年6月6日四、实验内容像a—F图像.(6) 保持沙和小桶质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，然后画出质量倒数与加速度a之间关系a—的图像.3. 注意事项(1) 使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量.(2) 平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源. 判断小车是否作匀速直线运动可以直接观察，也可以用打点计时器打出的纸带判定(各点间间距相等).(3) 小车应紧靠打点计时器，先接通电源后才放手.(4) 画a—F和a—图像时，应使所描的点均匀分布在直线两侧.4。
难点突破：（1）. 数据处理需要计算各种情况下所对应的小车加速度时，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，根据公式a=计算加速度.需要记录各组对应的加速度与小车所受牵引力F，然后建立直角坐标系，纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a—F图像，如果图像是一条直线，便证明T加速度与作用力成正比.再记录各组对应的加速度与小车和砝码总质量，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，描点画a—图像，如果图像是一条直线，就证明了加速度与质量成反比五、实验数据①研究加速度与质量成反比，跟力成正比实验中所采用的牵引力由细绳来提供，而计算时，采用的是桶和沙所受的总重力(M′+m′)g，这二者之间存在着差异，当桶和沙通过细绳与小车一起运动时，由于桶和沙也做匀加速直线运动，故其所受合外力不为零，即(M′+m′)g＞F. F为细绳上的张力，也是细绳对小车的拉力. 因此，用这种方法得到的结果必然存在误差. 因此本实验要求桶和沙的总质量远小于车和砝码的质量，此时(M′+m′)相对于(M+m)可以忽略，则(M′+m′)a相对于(M+m)a可以忽略，即F近似等于(M′+m′)g. 因此，理论上说，桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量相比越小，误差越小.②平衡摩擦力时，如果忘记了这一步，就会出现如图甲所示的a—F图像，这种情况下，直线不过原点. 但是如果平衡摩擦力时斜面倾角过大，也造成误差，形成如图乙所示的a—F 图像，因此实验中如果出现图示的情况，应检查平衡摩擦力造成的偏差.三、好题精析例题1.某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及物体质量m的关系实验。
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。
速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证试验报告
中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名大学物理（）实验名速度、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：在线提交实验报告学生姓学号：年级专业层次：网络18春石油化工技术学习中心： ___________________________提交时间：2018 年09 ______________________ 月22 _________ 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。
(2)气垫导轨的滑轮与滑块相连。
设滑块部分的质量为I,滑块本身所受重力为'<■, 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T，由于气垫导轨和滑块及细线所受的粘滞阻力及空气阻力忽略不计，则有（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=m^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。
（1）当系统总质量m保持不变时，加速度a应与合外力F成正比，比值为常数，即罚需（巾1+也）（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，砖迈述1~ = a a|| e .| | — - —-..I-（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。
《大学物理(一)》速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验报告
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：在线提交实验报告学生姓名：*** 学号：1945716500005年级专业层次：2019秋学习中心：滨州石化学习中心提交时间：2020 年 4 月15 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。
速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验报告课件.doc
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：在线提交实验报告学生姓名：学号：年级专业层次：网络18 春石油化工技术学习中心：提交时间：2018 年09 月22 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。
速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验报告(2)
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：谏度、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：在线提交实验报告学生姓名：学号：年级专业层次：___________________________ 学习中心：_____________________提交时间：2017 年 3 月 3 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。
许的范围内式（11）成立,(11)"1S LI +明2)= 约)=则验证了F不变的情况下，a与m成反比。
还可以利用上述a和m数据作aM关系图，若为直线，则可验证式（10）,即a与m成反比。
如果式（8）和式（10）均被验证，则式（7）即式（5）得到验证，也就是说，验证了牛顿第二定律。
三、实验器材气垫导轨、光电计时系统、滑块、石去码、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，即滑块往返一次姬-小产屿-屿。
调整光电计时系统处丁正常工作状态。
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，逐步增加石去码盘中石去码的质量，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胡】和&卫，重复测量6次。
3. 验证物体系统所受合外力不变时加速度与总质量成反比保持秋码盘部分的质量不变，即合外力不变，在滑块上逐步增加质量块，改变物体系统总质量5次。
每一总质量下分别记录滑块经过两个光电门的时间坎和*气重复测量6次。
备注：该报告纳入考核，占总评成绩的。
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。
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
图 1 验证牛顿第二定律
调节气垫导轨水平后，将一定质量的砝码盘通过一细线经气垫导轨的滑轮与滑块相连。
设滑块部分的质量为 ，滑块本身所受重力为 ，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 T，由于气垫导轨和滑块及细线所受的粘滞阻力及空气阻力忽 略不计，则有
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。
提交时间： 2018 年 11 月 28 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
速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验报告.pdf
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。 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。
3．验证物体系统所受合外力不变时加速度与总质量成反比 保持砝码盘部分的质量不变， 即合外力不变， 在滑块上逐步增加质量块， 改
变物体系统总质量 5 次。每一总质量下分别记录滑块经过两个光电门的时间
和
，重复测量 6 次。
五、实验数据
间的关系式
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）由作图法求出加速度。
（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
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 +Δ t 时间内通过的位移为 Δx
（ x~x+Δ x），则该物体在 Δ t 时间内的平均速度为
，Δ t 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 Δ t ，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 Δ x 所需的极短 时间 Δ t ，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
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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：盖克许学号：
年级专业层次：网络18春建筑工程技术网络春高起专
学习中心：东营直属服务处1
提交时间： 2018年 11 月 28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。
（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。
据此计算加速度有多种方法，其中一种方法是根据式（4）由作图法求出加速度。
（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。
3．验证牛顿第二定律
牛顿第二定律所描述的内容，就是一个物体的加速度与其所受合外力成正比，与其本身质量成反比，且加速度的方向与合外力方向相同。
数学表述为
F=ma （5）为了研究牛顿第二定律，考虑如图1所示一个运动物体系统，系统由（滑块）和（砝码）两个物体组成，忽略空气阻力及气垫对滑块的粘滞力，不计滑轮和细线的质量等。
图1 验证牛顿第二定律
调节气垫导轨水平后，将一定质量的砝码盘通过一细线经气垫导轨的滑轮与滑块相连。
设滑块部分的质量为，滑块本身所受重力为，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T，由于气垫导轨和滑块及细线所受的粘滞阻力及空气阻力忽略不计，则有
（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。
（1）当系统总质量m保持不变时，加速度a应与合外力F成正比，比值为常数，即
（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
（10）
同样，实验时保持合外力F=m2g不变，改变系统总质量mi=m1i+m2，即逐次向滑块增加不同重量的质量块，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（11）成
立，
（11）
则验证了F不变的情况下，a与m成反比。
还可以利用上述a和m数据作a～关系图，若为直线，则可验证式（10），即a与m成反比。
如果式（8）和式（10）均被验证，则式（7）即式（5）得到验证，也就是说，验证了牛顿第二定律。
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
（1）气垫导轨的水平调节
导轨水平状态的调整是正确使用气垫导轨的重要内容，许多测量都需要先将导轨调整到水平状态。
由于导轨较长，用一般的水平仪测量有困难，实验中常采用观察滑块的运动情况来判断导轨是否水平。
调整气垫导轨水平有一定的难度，需要耐心地反复调整，常用的调整方法有下列两种。
（1）静态粗调
导轨通气后，滑块放置在导轨上的实验段内，调整用于水平调节的底脚螺丝（图2中的“9”），直到滑块保持不动，或稍有滑动，但不总是向一个方向滑动，则可认为导轨基本调平。
（2）动态细调
先使滑块以中等速度平稳地从左端向右端运动，分别记录先后通过两个光电门的时间间隔和，仔细调节底脚螺丝，使和十分接近。
当导轨完全水平时，由于滑块与导轨间的粘滞阻力和滑块周围的空气阻力，使比稍长一些，一般应在第三位读数以下才有差别。
再使滑块以同样速度从右端向左端运动，分别记录先后通过两个光电门的时间间隔和，和也应十分接近。
这时可认为导轨调平。
（2）调节光电计时系统
将气垫导轨上的两个光电门引线接入MUJ电脑式数字毫秒计后面板的P1及 P2插口上，打开MUJ电脑式数字毫秒计电源开关。
将气垫导轨气源接通，用适当的力推动滑块一下，使它依次通过两个光电门，看MUJ-613电脑式数字毫秒计是否能正常记录时间，若不正常请检查挡光杆是否挡光及检查光电管照明是否充分。
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。
3．验证物体系统所受合外力不变时加速度与总质量成反比
保持砝码盘部分的质量不变，即合外力不变，在滑块上逐步增加质量块，改变物体系统
总质量5次。
每一总质量下分别记录滑块经过两个光电门的时间和，重复测量6次。
五、实验数据
合外力不变时加速度与系统质量的关系 m= S= M/g△t1/s△t2/s V1/ms-1V2/ms-1a'/ms-2a/ms-2M/kg
系统质量不变时加速度与合外力的关系 M= △X= M/g△t1/s△t2/s V1/ms-1V2/ms-1a'/ms-2a/ms-2F/N
加速度与系统质量关系
加速度与合外力关系。