单元检测：实验：验证牛顿运动定律
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。
高中物理必修一第四章--牛顿运动定律单元检测题及答案
第四章牛顿运动定律一、选择题1．下列说法中，正确的是()A．某人推原来静止的小车没有推动是因为这辆车的惯性太大B．运动得越快的汽车越不简单停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大C．竖直上抛的物体抛出后能接着上升，是因为物体受到一个向上的推力D．物体的惯性与物体的质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小2．关于牛顿其次定律，正确的说法是()A．合外力跟物体的质量成正比，跟加速度成正比B．加速度的方向不肯定与合外力的方向一样C．加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比；加速度方向与合外力方向相同D．由于加速度跟合外力成正比，整块砖自由下落时加速度肯定是半块砖自由下落时加速度的2倍3．关于力和物体运动的关系，下列说法正确的是()A．一个物体受到的合外力越大，它的速度就越大B．一个物体受到的合外力越大，它的速度的变更量就越大C．一个物体受到的合外力越大，它的速度的变更就越快D．一个物体受到的外力越大，它的加速度就越大4．在水平地面上做匀加速直线运动的物体，在水平方向上受到拉力和阻力的作用，假如要使物体的加速度变为原来的2倍，下列方法中可以实现的是()A．将拉力增大到原来的2倍1B．阻力减小到原来的2C．将物体的质量增大到原来的2倍D．将物体的拉力和阻力都增大原来的2倍5．竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10 m/s2 的加速度，若推动力增大到2F，则火箭的加速度将达到(g取10 m/s2，不计空气阻力)()A．20 m/s2B．25 m/s2C．30 m/s2D．40 m/s26．向东的力F1单独作用在物体上，产生的加速度为a1；向北的力F2 单独作用在同一个物体上，产生的加速度为a2。
则F1和F2同时作用在该物体上，产生的加速度()A ．大小为a 1－a 2B ．大小为2221＋a a C ．方向为东偏北arctan 12a aD ．方向为与较大的力同向7．物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。
牛顿宇宙定律实验报告(3篇)
第1篇一、实验名称牛顿宇宙定律实验二、实验目的1. 验证牛顿第一定律（惯性定律）。
2. 验证牛顿第二定律（加速度定律）。
3. 验证牛顿第三定律（作用与反作用定律）。
4. 深入理解力、质量、加速度之间的关系，以及物体间相互作用的规律。
三、实验原理牛顿宇宙定律是经典力学的基础，描述了物体受力、运动和相互作用的规律。
具体如下：1. 牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用时，总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外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同。
3. 牛顿第三定律：任何两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上。
四、实验器材1. 弹簧测力计2. 水平面3. 铁块4. 木块5. 秒表6. 刻度尺7. 砝码五、实验步骤1. 牛顿第一定律验证：- 将铁块放在水平面上，观察并记录铁块静止时的状态。
- 用弹簧测力计水平拉铁块，逐渐增加拉力，观察铁块的运动状态。
- 当拉力与铁块受到的摩擦力相等时，铁块将保持匀速直线运动。
2. 牛顿第二定律验证：- 在铁块上放置不同质量的砝码，记录砝码的总质量。
- 用弹簧测力计水平拉铁块和砝码，使铁块和砝码一起做匀速直线运动。
- 测量铁块和砝码的加速度，计算加速度与总质量的关系。
3. 牛顿第三定律验证：- 将木块放在水平面上，用弹簧测力计水平拉木块，记录拉力大小。
- 在木块上放置铁块，用弹簧测力计水平拉铁块，记录拉力大小。
- 比较两次拉力大小，验证牛顿第三定律。
六、实验数据与分析1. 牛顿第一定律：- 铁块静止时，观察铁块没有受到外力作用。
- 当拉力与摩擦力相等时，铁块保持匀速直线运动，验证了牛顿第一定律。
2. 牛顿第二定律：- 实验数据表明，铁块和砝码的加速度与总质量成反比，验证了牛顿第二定律。
3. 牛顿第三定律：- 两次拉力大小相等，验证了牛顿第三定律。
七、实验结论1. 验证了牛顿第一定律，即一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
高中物理课件10-4 实验：验证牛顿运动定律
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法
5.数据处理 (1)利用Δx＝aT2及逐差法求加速度 a.
笔记
(2)以 a 为纵坐标，F 为横坐标，描点、画线，若该线为过原点的直线，说明 a 与 F 成正比．
(3)以 a 为纵坐标， 1 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，则就能判定 a 与 M
10
第4节 实验：验证牛顿运动定律
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法 1.实验原理
笔记
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．
(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．
(3)作出 a－F 图像和 a－ 1 图像，确定其关系． M
2.实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、
适当的位置垫上一块薄木块，反复移动木块的位置，
直至小车能沿长木板做匀速直线运动，打出点迹分
布分布均匀的纸带；
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法 (4)操作：
笔记
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，断开电源后，再取下纸
带，并对纸带进行编号；
②保持小车的质量 M 不变，改变小盘和砝码的总质量 m，重复步骤①；
第4节 实验：验证牛顿运动定律
二、实验考法总结
笔记
考法三：考法二的实验中，若不平衡摩擦力，可利用该实验装置测量滑块与木板间的动摩 擦因数.
实验原理：小车质量 M 保持不变，改变钩码的质量，测得多组数据，作出 F－a 图像，如 图所示.
对小车受力分析，由牛顿第二定律得 F－Ff＝Ma，解得 F＝Ma＋μMg， 由图像截距得 b＝μMg，解得μ＝ b .
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
高中物理教案：牛顿运动定律的实验验证与应用 (2)
高中物理教案：牛顿运动定律的实验验证与应用一、实验验证牛顿运动定律的基本原理牛顿运动定律是描述物体运动规律的基本定律之一，它由三个部分组成：第一定律（惯性定律）、第二定律（力学原理）、第三定律（作用与反作用）。
在这个教案中，我们将重点讨论如何进行实验来验证和应用牛顿运动定律。
1. 实验目的- 理解并验证牛顿运动定律的基本原理；- 学习如何应用牛顿运动定律解决物理问题。
2. 实验材料- 弹簧测力计；- 平滑水平桌面；- 滑轮；- 弹簧；- 物块。
二、实验步骤及操作过程实验步骤：1. 将弹簧固定在桌子上，并在弹簧上方通过滑轮悬挂一个物块。
2. 在另一端连接一个弹簧测力计。
3. 调整测力计使其指针指向零位。
4. 缓慢拉伸或压缩弹簧，记录下每次测得的弹簧伸长量和测力计示数。
5. 测量不同拉力下，物块加速度的变化，并绘制出拉力与加速度的图线。
操作过程：在进行实验之前，我们需要先理解如何正确操作仪器和记录数据。
首先，将弹簧固定在桌子上，并调整滑轮使其略微离开垂直平面，避免摩擦影响结果。
然后，将物块挂在滑轮一侧，调整弹簧测力计使其指针指向零位。
接下来，缓慢拉伸或压缩弹簧，在每次测得的弹簧伸长量和测力计示数之间建立对应关系。
最后，通过多次实验得到不同拉力下物块的加速度，并绘制出拉力与加速度的图线。
三、实验结果及分析根据实验数据我们可以得出以下结论：1. 牛顿第二定律（F=ma）成立：随着施加的外力增大（即所施拉力增大），所测得物块的加速度也相应增大。
2. 牛顿第三定律成立：当施加外力时，物块会受到一个等大反向的弹簧拉力。
在实验分析中，我们可以通过回归分析求出物块质量m和加速度a之间的线性关系，即 a = kF/m。
这个关系式中k是一个常数，可以通过拟合曲线得到。
同时，通过观察实验数据，我们还可以发现当物块质量增大时，所施的力对物块加速度的影响逐渐减小。
四、实验应用及展望牛顿运动定律是解决物体运动问题的重要工具，在生活和工程中有广泛应用。
实验4 验证牛顿运动定律
(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：xAB＝4.22 cm、xBC＝ 4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm，xEF＝5.91 cm，xFG＝
6.34 cm。已知打点计时器的工作频探究高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目， 不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性 等特点。 视角 1 实验器材的改进
替代 气垫导轨― ― → 长木板
视角2 数据处理方法的改进
小车的加速度可以利用传感器，借助于计算机来处理 视角3 实验方案的改进
m乙 x1 1 2 Ft2 (3)由 x＝ at 及 F＝ma，可得 m＝ ，故有 ＝ ，即 m 乙＝ 2 2x m甲 x2 x1 x1 m 甲· ，所以若以乙车的质量 m 为纵坐标、 为横坐标，该直 x2 x2 线的斜率为 m 甲，即甲车的质量。
答案
(1)反比
(2)平衡摩擦力
乙
(3)甲车
【变式训练】 3．如图7甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。
2
1 C. t
1 D. 2 t
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
①在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量 (含沙子)相同； ②两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释 放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照。
实验验证牛顿第二定律习题及详解
实验：验证牛顿第二定律1．“验证牛顿运动定律〞的实验中，以下说法正确的选项是( )A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量C．实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力解析：平衡摩擦力时，细线不能系在小车上，纸带必须连好，故A错D对；小车和砝码的总质量应远大于小盘和砝码的总质量，故B对；假设横坐标表示小车和车内砝码的总质量，那么a－M图象是双曲线，不是直线，故C错．答案： BD2．(2021年三明模拟)用如图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律〞实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a－F图象为以下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的选项是( )A．实验前甲同学没有平衡摩擦力B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了C．实验前乙同学没有平衡摩擦力D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了解析：由直线Ⅰ可知，甲同学在未对小车施加拉力F时小车就有了加速度，说明在平衡摩擦力时，把木板的末端抬得过高了，B正确，A错误；由直线Ⅱ可知，乙同学在对小车施加了一定的拉力时，小车的加速度仍等于零，故实验前乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏，C正确，D错误．答案：BC3．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系〞实验中，某小组设计了如下图的实验装置．图中上下两层水平轨道外表光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开场运动，然后同时停顿．(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使__________．在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________(选填“远大于〞、“远小于〞或“等于〞)小车的质量．(2)本实验通过比拟两小车的位移来比拟小车加速度的大小，能这样比拟，是因为________．解析：(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与水平轨道平行，在实验时，为使砝码和盘的总重力近似等于细线的拉力，作为小车所受的合外力，必须满足砝码和盘的总质量远小于小车的质量．(2)因为两小车同时开场运动，同时停顿，运动时间一样，由s＝12at2可知，a与s成正比．答案：(1)小车与滑轮之间的细线与轨道平行远小于(2)两车从静止开场匀加速直线运动，且两车运动的时间一样，其加速度与位移成正比4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系〞的实验装置．(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度．(2)改变所挂钩码的数量，屡次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如下图)．①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_______________．②(单项选择题)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( )A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大解析：(1)因为要探索“加速度和力的关系〞所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力．(2)由于OA段a－F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比．由实验原理：mg＝Ma得a＝mgM ＝FM，而实际上a′＝mg(M＋m)，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足M≫m造成的．答案：(1)小车的总质量小车所受外力(2)①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比②C5．(2021年高考江苏单科)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(如下图)．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)往砝码盘中参加一小砝码，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)从纸带上选取假设干计数点进展测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：时间t/s0速度v/(m·s－1)请根据实验数据作出小车的v－t图象．(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图像简要阐述理由．解析：(1)之前(2)如下图(3)同意．在v－t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，那么小车受空气阻力越大．答案：(1)之前(2)如下图(3)见解析6．(2021年潍坊模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如下图的气垫导轨装置进展实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同1上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.答复以下问题：(1)实验开场应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：____________________________(2)假设取M＝0.4 kg，改变m的值，进展屡次实验，以下m的取值不适宜的一个是___________________________．A．m1＝5 g B．m2＝15 gC．m3＝40 g D．400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：___________________________.(用Δt1、Δt2、D、s表示)解析：(1)如果气垫导轨水平，那么不挂砝码时，M应能在任意位置静止不动，或推动M后能使M匀速运动．(2)应满足M ≫m ，故m 4＝400 g 不适宜．(3)由v 1＝D Δt 1，v 2＝D Δt 2，v 22－v 21＝2as 可得：a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22s. 答案：(1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等．(2)D (3)a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22s。
2022物理第3章牛顿运动定律实验4验证牛顿运动定律教案
实验四验证牛顿运动定律1．实验目的(1)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）会运用图象处理实验数据。
2．实验原理用控制变量法探究加速度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。
3．实验器材带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线.4．实验步骤(1)测质量:用天平测出小车的质量M，小盘和砝码的总质量m。
（2)放长木板:按图把实验器材安装好,先不要把悬挂小盘的细绳系在车上。
(3)平衡摩擦力:在木板的一端下面垫一簿木块,移动簿木块的位置，直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。
（4)打点：小盘绕过滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车，打完点后切断电源，取下纸带。
（5）重复: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(4)五次。
（6)求a：在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。
(7）作a.F的图象：若图象为一过原点的直线,证明加速度与力成正比。
(8）验证a∝错误!：保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量M,重复步骤（4)和（6），作a.1M图象，若图象为一过原点的直线，证明加速度与质量成反比。
5．注意事项(1)安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与木板平行。
(2）平衡摩擦力时，小车连着穿过打点计时器的纸带，但不要把悬挂小盘的细线系在小车上.改变砝码的质量后,不需要重新平衡摩擦力.(3）只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
(4）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，在小车到达滑轮前按住小车.6．误差分析(1）实验原理不完善：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.教材原型实验1．在“验证牛顿运动定律”实验中，采用如图所示的装置图进行实验.（1）对小车进行“平衡摩擦力"操作时，下列必须进行的是________（填字母序号).A．取下砂和砂桶B．在空砂桶的牵引下，轻推一下小车,小车能做匀速直线运动C．小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应断开D．把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度（2）实验中，已经测出小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，若要将砂和砂桶的总重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是_________________________________________。
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。
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。
牛顿运动定律单元检测题
牛顿运动定律单元检测题一：选择题1．17世纪，意大利物理学家伽利略根据“伽利略斜面实验”指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，你认为下列陈述正确的是（ ）A ．该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的；B ．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律；C ．该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论；D ．该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据。
2．如图所示为两物体a 、b 从同一位置沿同一直线运动运动的速度图象，下列说法正确的是（ ）A ．a 、b 加速时，物体a 的加速度大于物体b 的加速度B ．第20s 和第60s 时，两物体a 、b 的间距相等C ．第40s 时，两物体a 、b 速度相等，相距200mD ．第60s 时，物体b 在物体a 的前方3、如图所示，在特制的弹簧秤下挂一吊篮A ，吊篮内挂一重物B ，一人站在吊篮中，当此人用100N 的竖直向下的力拉重物时，下列说法中不正确的是 （ ） A.弹簧秤示数不变 B.人对底板的压力减小100N C. B 的合力增大100N D. A 的合力不变4、在一种做“蹦极跳”的运动中，质量为m 的游戏者身系一根自然长度为L 、劲度系数为k 的弹性良好的轻质柔软橡皮绳，从高处由开始下落1.5L 时到达最低点，若在下落过程中不计空气阻力，则下列说法中正确的是A 、下落高度为L 时速度最大，然后速度开始减小，到最低点时速度为零B 、人在整个下落过程中和运动形成为先做匀加速运动，后做匀减运动C 、下落高度为L+mg/K 时，游戏者速度最大D 、在到达最低点时，速度、加速度均为零5．在固定于地面的斜面上垂直安放了一个挡板，截面为 1/4 圆的柱状物体甲放在斜面上，半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间，没有与斜面接触而处于静止状态，如图所示。
高考物理一轮复习 3.4实验 验证牛顿运动定律
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、25 g、30 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)图乙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：sAB＝4.22 cm、sBC＝4.65 cm、sCD＝5.08 cm、sDE＝5.49 cm、sEF＝5.91 cm、sFG＝6.34 cm.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2位有效数字)．
量 M 成反比，与质量的倒数M1 成正比． 3．误差分析 (1)测量误差 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)系统误差 本实验中用小盘和砝码的重力代替小车受到的拉力(实际上小车 和砝码受到的拉力要小于小盘和砝码的重力)，存在系统误差．小盘和 砝码的总质量越接近小车和砝码的质量，误差就越大；反之，小盘和 砝码的总质量越小于小车和砝码的质量，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．
牛顿运动定律单元测试
牛顿运动定律单元测试卷班级 姓名 学号 成绩g 取 102s m一、选择题（8*4%=32%）1、下面关于物体惯性大小的说法中，正确的是 ( )A 运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来，所以运动速度大的物体具有较大的惯性B 物体受的力越大,要它停下来就越困难，所以物体受的力越大,则惯性越大C 物体含的物质越多，惯性越大D 物体的体积越大，惯性越大2、关于作用力和反作用力，下列说法正确的是（ ）A 作用力和反作用力作用在同一物体上B 地球对重物的作用力大于重物对地球的作用力C 作用力和反作用力的大小有时相等，有时不相等D 作用力和反作用同时产生，同时消失3、下列关于超重和失重的说法中，正确的是（ ）A 物体处于超重状态时，其重力增加了B 物体处于完全失重状态时，其重力为零C 物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化D 物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了4、物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力方向的关系是( )A 速度方向、加速度方向和合外力方向三者总是相同的B 加速度方向与合外力方向相同，速度方向与合外力方向可能相同，也可能不同C 速度方向总与合外力方向相同，加速度方向与合外力方向可能相同，也可能不同D 因为有作用力，物体就一定具有速度，所以物体的速度方向一定跟力的方向相同5、一物体以5m/s 的初速度沿倾角为30°的斜面底端向上滑动,滑动1m 后速度为零,此后物体的运动情况是( )A 向下匀加速运动,到达底端时的速度大于5m/sB 向下匀加速运动,到达底端时的速度等于5m/sC 向下匀加速运动,到达底端时的速度小于5m/sD 不是以上情况6、如图所示，重物m 放在光滑斜面上，斜面以加速度a 向左运动，若重物与斜面相对静止，此时重物m 对斜面的压力等于( )A ．mg ／cos θB ．mg sin θC ．ma cos θ + mg sin θD ．mg ／sin θ 7、如图所示，质量为m 的物体放在粗糙水平面上，受到与水平面成θ角的推力F 后，物体以加速度a 向右加速运动，如果推力的大小增为2F ，这时物体的加速度()A 仍为aB 变为2aC 小于2a ，大于aD 大于2a8、质量是3kg 的物体受到两个共点力的作用，这两个力的大小分别是1.5N 和2.5N ，那么，这个物体有可能产生以下所说的哪一个加速度( )A 0.1 m ／s 2B 1 m ／s 2C 1.5 m ／s 2D 2 .5m ／s 2二、填空题（9*2%=18%）9、在光滑水平面上有一个静止的物体，同时对物体施加两个水平力F l ＝18N ，方向向东，F 2＝10 N 方向向西，现在若将F 1从18 N 逐渐减小到0的过程中，当Fl 大小等于＿＿＿＿＿＿N 时，物体的加速度最大；当＿＿＿＿＿＿N 时，物体的加速度最小。
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，包括了三个定律，分别是质点的惯性定律、质点受力定律和作用-反作用定律。
这些定律给出了质点力学的基本规律，描述了质点在各种情况下的运动状态。
为了验证这些定律，可以进行一系列实验。
第一个定律是质点的惯性定律，也叫作惰性定律。
该定律表明，一个物体如果没有受到外力作用，将保持静止或匀速直线运动。
要验证这个定律，可以进行以下实验。
实验一：将一个小物体放在光滑的水平桌面上，观察它的运动。
如果物体始终保持静止或匀速直线运动，就可以验证这个定律。
如果物体出现加速度或改变方向的情况，则说明受到了外力的作用。
实验二：在水平桌面上放置一个小推车，用弹簧测力计测量推车所受的力，并记录推车的加速度。
通过对不同质量的推车进行实验，测量不同力和加速度的关系，可以验证受力定律。
实验三：在桌面上放置一个气垫船，用弹簧秤挂在气垫船上，然后放盒子在气垫船上。
通过测量盒子和气垫船之间的力的大小和方向，可以验证作用-反作用定律。
除了以上常见的实验之外，还可以通过一些实验创新来验证牛顿运动定律。
比如可以设计一个弹簧悬挂系统，通过观察悬挂物体在不同外力作用下的振动情况，来验证质点的运动状态与受力的关系；或者设计一个滑轮系统，通过观察滑轮上的不同力的作用下，相互作用力的关系，来验证作用-反作用定律。
牛顿运动定律的验证可以通过一系列简单的实验来完成。
这些实验不仅能够帮助学生理解物体的运动规律，还可以培养学生观察、实验、分析和解决问题的能力。
通过实验创新，可以更加深入地理解和应用牛顿运动定律，提高学生的实验设计和创新能力。
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。
2024高考物理一轮总复习第三章实验四验证牛顿运动定律讲义含解析新人教版
验证牛顿运动定律◆留意事项1．试验方法：限制变量法．2．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，假如在纸带上打出的点的间隔是匀称的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面对下的分力平衡．3．不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是变更小盘和砝码的总质量还是变更小车和砝码的总质量，都不须要重新平衡摩擦力．4．试验条件：M≫m.只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．5．一先一后一按住：变更拉力和小车质量后，每次起先时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．6．作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采纳国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．◆误差分析1．因试验原理不完善引起误差．本试验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而事实上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．2．摩擦力平衡不精确、质量测量不精确、计数点间距测量不精确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．热点一 试验原理与试验操作[典例赏析][典例1] (2024·湖南衡阳八中月考)在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采纳如图所示的试验装置，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，小车的加速度可由纸带上打点计时器打出的点计算出．(1)当M 与m 的大小关系满意 ________ 时，才可以认为细线对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．(2)一组同学在保持盘及盘中的砝码质量确定的状况下，探究加速度与小车质量的关系，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线绕过定滑轮系在小车上B ．每次变更小车的质量时，不须要重新平衡摩擦力C ．试验时，先放开小车，再接通打点计时器电源D ．小车运动的加速度可用天平测出m 和M ，干脆用公式a ＝mg M求出(3)在保持小车及车中的砝码质量M 确定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a －F 关系分别如图中甲、乙所示(a 是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力)．其缘由分别是：甲图：______________________________________________；乙图：______________________________________________________.[解析] (1)对盘及盘中砝码：mg －F ＝ma ；对小车：F ＝Ma ，联立可得：a ＝mg m ＋M ，F ＝MM ＋mmg ，只有当m ≪M 时，才可认为F ≈mg . (2)平衡摩擦力时，先去掉盘、盘中砝码和细线，只让小车在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动，当小车能匀速运动时，重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡，A 不正确；调好后，当再次变更小车质量时，无需再平衡摩擦力，B 正确；试验时，要先接通打点计时器的电源，使打点计时器正常工作，再释放小车，C不正确；小车的加速度是通过处理纸带确定的，D不正确．(3)由甲图可看出F＝0时，a≠0，说明木板的倾角过大，重力沿斜面方向的分力大于摩擦力．由乙图可看出，只有当F达到确定值时，才会有加速度，说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力．[答案](1)m≪M(2)B (3)木板的倾角过大没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足[题组巩固]1．某试验小组利用图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系．(1)下列做法正确的是________ (填字母代号)．A．调整滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调整木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．试验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码变更质量时，不须要重新调整木板倾斜度(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满意的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________ 木块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)(3)甲、乙两同学在同一试验室，各取一套图甲所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的状况下，探讨加速度a与拉力F的关系，分别得到如图乙中甲、乙两条直线，设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图乙可知，m甲________ m乙，μ甲________ μ乙．(填“大于”“小于”或“等于”)解析：(1)在探究加速度与力、质量的关系的试验中，平衡摩擦力时木板不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且变更质量时不须要重新平衡摩擦力；在试验时应先接通电源再放开木块，故选项A 、D 均正确；B 、C 均错误．(2)选木块(M )、砝码桶及桶内的砝码(m )为探讨对象，则mg ＝(M ＋m )a ①选砝码桶及桶内的砝码为探讨对象则mg －F T ＝ma ②联立①②得：F T ＝mg －m 2g M ＋m要使F T ＝mg 须要m 2g M ＋m→0，即M ≫m ③对木块由牛顿其次定律得：F －μmg ＝ma即a ＝1mF －μg . 由上式与题图结合可知：1m 甲＞1m 乙，μ甲g ＞μ乙g即：m 甲＜m 乙，μ甲＞μ乙．答案：(1)AD (2)远小于 (3)小于 大于2．(2024·湖北襄阳四中模拟)某同学在试验室用如图甲所示的试验装置做“探究加速度与质量的关系”的试验．(1)为了尽可能削减摩擦力的影响，打点计时器最好选用 ________ (填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)，同时需将长木板的右端垫高，轻推一下小车，使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做 ________ .(2)在 ____________________________ 条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，通过变更 ________ (填“砂和砂桶”或“小车”)的质量，可探究加速度与 ________ (填“小车”或“砂和砂桶”)质量的关系．(3)假如某次试验打出的纸带如图乙所示，O 为起点，A 、B 、C 为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，A 、B 、C 到O 点的距离在图中已标出，所用沟通电的频率为f ，则测出小车运动的加速度为a ＝ ____________________ .解析：(1)电磁打点计时器的振针与纸带间存在确定的摩擦，因此为了尽可能削减摩擦力的影响，应选用电火花计时器；平衡摩擦力时，应当在不挂砂桶的条件下，轻推小车，假如小车做匀速直线运动，表明摩擦力已平衡．(2)在砂和砂桶的总质量远小于小车的质量的条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力；应通过变更小车的质量，探究加速度与小车质量的关系．(3)(s 3－s 2)－(s 2－s 1)＝a ⎝ ⎛⎭⎪⎫5f 2 得小车运动的加速度：a ＝(s 1＋s 3－2s 2)f 225. 答案：(1)电火花计时器 匀速直线运动(2)砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 小车 小车(3)(s 1＋s 3－2s 2)f 225考点二 试验数据处理与误差分析[典例赏析][典例2] (2024·西藏拉萨中学月考)光电计时器是一种探讨物体运动状况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示的装置探究物体的加速度与合外力、质量的关系，其NQ 是水平桌面，PQ 是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)．小车上固定着用于挡光的窄片K ，测得其宽度为d ，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K 的挡光时间分别为t 1和t 2.(1)该试验中，在变更小车的质量M 或砂桶的总质量m 时，保持M ≫m ，这样做的目的是_________________________________________________________________；(2)为了计算出小车的加速度，除了测量d 、t 1和t 2之外，还须要测量 ________ ，若上述测量量用x 表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a ＝ ________ ；(3)某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象．(4)由图象可以看出，该试验存在着较大的误差，产生误差的主要缘由是________________________________________________________________________．[解析] (1)该试验中，在变更小车的质量M 或砂桶的总质量m 时，保持M ≫m ，这样做的目的是使得小车所受合外力大小等于(或约等于)mg .(2)为了计算出小车的加速度，除了测量d 、t 1和t 2之外，还须要测量两光电门之间的距离，若上述测量量用x 表示，小车通过两光电门的速度分别为v 1＝dt 1和v 2＝d t 2，则依据v 22＝v 21＋2ax 可得加速度的表达式为a ＝v 22－v 212x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 122x ＝d 2(t 21－t 22)2xt 21t 22；另外，也可测量小车由光电门1运动至光电门2所用时间x ，则a ＝v 2－v 1x ＝d t 2－d t 1x ＝d (t 1－t 2)xt 1t 2. (3)图线如图．(4)由图象可以看出，产生误差的主要缘由是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．[答案] (1)使得小车所受合外力大小等于(或约等于)mg(2)两光电门间的距离 d 2(t 21－t 22)2xt 21t 22或小车由光电门1运动至光电门2所用时间d (t 1－t 2)xt 1t 2(3)见解析图 (4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足常见a －F 图象涉及的误差分析“验证牛顿运动定律”试验得到的志向a －F 图象应是一条过原点的直线，但由于试验误差影响，常出现如图所示的三种状况(说明见下表)．图线特征 产生缘由3．某同学利用图(a)所示试验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示．试验中小车(含放射器)的质量为200 g，试验时选择了不行伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)依据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________ (填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a－m图线不经过原点，可能的缘由是________________________________________________________________________.(3)若利用本试验装置来验证“在小车质量不变的状况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并干脆以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则试验中应实行的改进措施是_______________ ，钩码的质量应满意的条件是________________________ .解析：(1)由题图(b)可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)a－m图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的缘由是存在摩擦力．(3)本试验干脆以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则应实行的措施是调整轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满意的条件是远小于小车的质量．答案：(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调整轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量4．(2024·河北模拟)某同学用图甲所示的试验装置验证牛顿其次定律．(1)通过试验得到如图乙所示的a－F图象，造成这一结果的缘由是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________ (填“偏大”或“偏小”)．(2)该同学在平衡摩擦力后进行试验，实际小车在运动过程中所受的拉力________ 砝码和盘的总重力(填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满意________ 的条件．(3)该同学得到如图丙所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．Δx＝x DG－x AD＝________ cm.由此可算出小车的加速度a ＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)解析：(1)依据所给的a－F图象可知，当F＝0时，小车已经有了加速度a0，所以确定是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的夹角偏大造成的．(2)依据牛顿其次定律，对小车F＝Ma，对砝码和盘mg－F＝ma，解得F＝MmgM＋m＜mg，只有当M≫m时，小车受到的拉力才近似等于mg，从而减小误差．(3)由题图丙可读出x AD＝2.10 cm，x DG＝3.90 cm，所以Δx＝x DG－x AD＝1.80 cm，依据Δx＝aΔt2，解得a＝5.0 m/s2.答案：(1)偏大(2)小于M≫m(3)1.80 5.0考点三试验的改进与创新[核心提炼]气垫导轨(不用平衡摩擦力)替代长木板；光电门替代打点计时器[典例3] (2024·全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在接着滑动时，弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小．某次试验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出．回答下列问题： (1)f 4＝ ________ N ；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f －m 图线；(3)f 与m 、木块质量M 、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g 之间的关系式为f ＝ ____________ ，f －m 图线(直线)的斜率的表达式为k ＝ __________ ；(4)g 取9.80 m/s 2，由绘出的f －m 图线求得μ＝ ________ .(保留两位有效数字) [审题指导] (1)对木板拉动的过程中，木块与砝码处于平衡状态，木块所受摩擦力与细绳的拉力相等．(2)找出f －m 的关系，由图象求出图象的斜率，进而求出动摩擦因数． [解析] 本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图象的实力． (1)由图可知弹簧秤的读数为2.75 N.(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上，不在线上的点应匀称分布在线的两侧，如答案图所示．(3)以木块和砝码为探讨对象，整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力，f ＝μ(M ＋m )g ，整理得f ＝μmg ＋μMg ，故f －m 图线的斜率k ＝μg .(4)由图知k ＝3.9 N/kg ，故μ＝k g＝0.40. [答案] (1)2.75 (2)如图所示(3)μ(M ＋m )g μg (4)0.40[题组巩固]5．(2024·威海模拟)某试验小组利用如图所示的装置进行验证：当质量m 确定时，加速度a 与力F 成正比的关系，其中F ＝m 2g ，m ＝m 1＋m 2(m 1为小车及车内砝码的总质量，m 2为桶及桶中砝码的总质量)．详细做法是：将小车从A 处由静止释放，用速度传感器测出它运动到B 处时的速度v ，然后将小车内的一个砝码拿到小桶中，小车仍从A 处由静止释放，测出它运动到B 处时对应的速度，重复上述操作．图中AB 相距x .(1)设加速度大小为a ，则a 与v 及x 间的关系式是 ________ .(2)假如试验操作无误，四位同学依据试验数据做出了下列图象，其中正确的是 ________ .(3)下列哪些措施能够减小本试验的误差 ________ . A ．试验中必需保证m 2≪m 1 B ．试验前要平衡摩擦力C ．细线在桌面上的部分应与长木板平行D ．图中AB 之间的距离x 尽量小些解析：(1)小车做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动的速度位移公式得：v 2＝2ax .(2)由(1)可知：v 2＝2ax ，由牛顿其次定律得：a ＝F m，则：v 2＝2x mF ，v 2与F 成正比，故选A.(3)以系统为探讨对象，加速度：a ＝F m ＝m 2gm，系统所受拉力等于m 2g ，不须要满意m 2≪m 1，故A 错误；为使系统所受合力等于桶与桶中砝码的重力，试验须要平衡摩擦力，还须要细线在桌面上的部分与长木板平行，故B 、C 正确；为减小试验误差，图中A 、B 之间的距离x 应尽量大些，故D 错误．答案：(1)v 2＝2ax (2)A (3)BC6．(2024·上海质检)在用DIS 探讨小车加速度与外力的关系时，某试验小组先用如图(a)所示的试验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器(放射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端．试验中力传感器的拉力为F ，保持小车(包括位移传感器放射器)的质量不变，变更重物重力重复试验若干次，得到加速度与外力的关系如图(b)所示．(重力加速度g 取10 m/s 2)．(1)小车与轨道的滑动摩擦力f ＝ ________ N.(2)从图象中分析，小车(包括位移传感器放射器)的质量为 __________ kg.(3)为得到a 与F 成正比的关系，应将斜面的倾角θ调整到tan θ＝ __________ . 解析：(1)依据图象可知，当F ＝0.5 N 时，小车起先有加速度，则f ＝0.5 N ； (2)依据牛顿其次定律，得a ＝F －f M ＝1M F －fM，则a －F 图象的斜率表示小车质量的倒数，则M ＝1k ＝4－0.55－0kg ＝0.7 kg(3)为得到a 与F 成正比的关系，则应当平衡摩擦力，则有：Mg sin θ＝μMg cos θ解得：tan θ＝μ，依据f ＝μMg ，得μ＝0.50.7×10＝114所以tan θ＝114.答案：(1)0.5 (2)0.7 (3)1147．某试验小组利用如图甲所示的气垫导轨试验装置来探究合力确定时，物体的加速度与质量之间的关系．(1)为了保持滑块所受的合力不变，可变更滑块质量M 和气垫导轨最右端高度h (见图甲)．关于“变更滑块质量M 和气垫导轨最右端的高度h ”的正确操作方法是 ________ .A ．M 减小时，h 增大，以保持二者乘积不变B ．M 增大时，h 增大，以保持二者乘积增大C ．M 增大时，h 减小，以保持二者乘积减小D ．M 减小时，h 减小，以保持二者乘积减小(2)做试验时，将滑块从图甲所示位置气垫导轨右端由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt 1、Δt 2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x ，用游标卡尺测得遮光条宽度d .则滑块加速度的表达式a ＝ ________ (以上表达式均用已知字母表示)．如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为 ________ mm.解析：(1)滑块的合力F 合＝Mg h x，为了保持滑块所受的合力不变，则要求Mh 的乘积不变，所以M 和h 不能同时增大或减小，故选A 项；(2)①滑块经过光电门1时的速度表达式v 1＝dΔt 1；经过光电门2时的速度表达式v 2＝d Δt 2；则加速度为a ＝v 22－v 212x＝⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 122x；游标卡尺的读数由主尺和游标尺两部分组成．主尺的刻度是8 mm ，游标尺的第3个刻度与上边对齐，所以读数是：0.05×3 mm＝0.15 mm ，总读数为8.15 mm.答案：(1)A (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 122x8.15。
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。
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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验证牛顿运动定律1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是 ( ) A ．通过同时改变小车的质量m 及受到的拉力F 的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B ．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C ．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D ．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系，故D 项正确． 答案：D2．(2010·台州模拟)如图实－4－7所示，在探究牛顿运动定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F 1、F 2，车中所放砝码的质量分别为m 1、m 2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x 1、x 2，则在实验误差允许的范围内，有( )图实－4－7A ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 1＝2x 2B ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 2＝2x 1C ．当m 1＝2m 2、F 1＝F 2时，x 1＝2x 2D ．当m 1＝2m 2、F 1＝F 2时，x 2＝2x 1解析：当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，由F ＝ma 可知，a 1＝2a 2，再由x ＝12at 2可得：x 1＝2x 2，故A正确，B 错误；当m 1＝2m 2、F 1＝F 2时，a 1＝12a 2，再由x ＝12at 2可得：x 1＝12x 2，故C 错误，D正确． 答案：AD3．(2010·阳江模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图实－4－8所示的气垫导轨装置进行实验．其中G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G 1、G 2光电门时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为m .回答下列问题：图实－4－8(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：____________________________________________________________________. (2)若取M ＝0.4 kg ，改变m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是 __________．A ．m 1＝5 gB ．m 2＝15 gC ．m 3＝40 gD ．m 4＝400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为 ____________________________________________________________________． (用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使M 匀速运动．(2)应满足M ≫m ，故m 4＝400 g 不合适． (3)由v 1＝D Δt 1v 2＝DΔt 2，v 22－v 12＝2ax可得：a ＝(D Δt 2)2－(DΔt 1)22x.答案：(1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等 (2)D(3)a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22x4．(2010·广州联考)某同学在做加速度和力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示：(1)根据表中的数据在图实－4－9所示的坐标中作出a －F 图象；图实－4－9(2)图象的斜率的物理意义是_______________________________________________； (3)图象(或延长线)与F 轴的截距的物理意义是________________________； (4)小车和砝码的总质量为________ kg.解析：(1)选取适当的标度，作出a －F 图象如图所示．(2)由F ＝Ma 得a ＝FM，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数．(3)图象与F 轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为0.1 N. (4)由图可知图线斜率k ＝1(kg －1)，由k ＝1M 可得：M ＝1 kg.答案：(1)见解析图 (2)小车和砝码的总质量的倒数 (3)小车受到的阻力为0.1 N (4)15．(2010·济南实验中学模拟)(1)现要验证“当质量一定时，物体运 动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的 器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图实－4－10所示)、 小车、计时器一个、米尺．图实－4－10(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响)：①让小车自斜面上方一固定点A 1从静止开始下滑至斜面底端A 2，记下所用的时间t . ②用米尺测量A 1与A 2之间的距离x ，则小车的加速度a ＝________.③用米尺测量A 1相对于A 2的高度h .设小车所受重力为mg ，则小车所受合外力F ＝ _______.④改变________________________，重复上述测量．⑤以h 为横坐标，1/t 2为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．(2)在“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图实－4－11甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A 图线．试分析：图实－4－11①A 图线不通过坐标原点的原因是__________________________________________； ②A 图线上部弯曲的原因是________________________________________________． 解析：(1)②由x ＝122可得：a ＝2xt2.③sin θ＝h x ，不计摩擦力时，小车的合外力F ＝mg sin θ＝mg hx.④小车的质量不变，要改变小车所受的合外力F 重做上述实验时，只要改变斜面的倾角(或A 1、A 2两点间的高度h 的数值)即可．(2)①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够． ②a －F 图线上部弯曲的原因是未满足钩码质量远小于小车质量． 答案：(1)②2x t 2 ③mg hx ④斜面倾角(或h 的数值)(2)①没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 ②未满足钩码质量远小于小车质量6．(2010·济宁模拟)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，画出a －F 图象．(2)根据图象判定：当m 一定时，a 与F 的关系为______________________．(3)若甲、乙两同学在实验过程中，由于没有按照正确步骤进行实验，处理数据后得出如图实－4－12所示的a －F 图象．图实－4－12试分析甲、乙两同学可能存在的问题：甲：_______________________________________________________________； 乙：_____________________________________________________________________.解析：(1)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，研究误差产生的原因，从而减小误差，增大实验的准确性，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地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑．描点画图如图所示． (2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系．(3)图中甲在纵轴上有较大截距，说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0，可能是平衡摩擦力过度所致．乙在横轴上有截距，可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够． 答案：(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够7．(2010·南京检测)某同学设计了一个探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 关系的实验，图实－4－13(a)所示为实验装置简图．(交流电的频率为50 Hz)图实－4－13(1)图实－4－13(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s 2.(保留两位有效数字)(2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m ，分别得到小车加速度a 与质量m 及对应的1m 数据如下表：请在图实－4－14所示的坐标纸中画出a －1m 图线，并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1m之间的关系式是____________________．图实－4－14解析：(1)由逐差法得a＝a＝(x3＋x4)－(x1＋x2)(4T)2＝[(7.72＋7.21)－(6.70＋6.19)]×10－216×0.022m/s2≈3.2 m/s2(2)如图所示，a＝12mN答案：见解析8．(2010·佛山联考)某研究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系．实验室提供如下器材：A．表面光滑的长木板(长度为L)；B.小车；C.质量为m的钩码若干个；D.方木块(备用于垫木板)；E.米尺；F.秒表．(1)实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系．实验中，通过向小车放入钩码来改变物体的质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用的时间t，就可以由公式a＝________求出a，某同学记录了数据如下表所示：根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间________(填“改变”或“不改变”)，经过分析得出加速度和质量的关系为________．第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系．实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板倾角，由于没有量角器，因此通过测量出木板顶端到水平面高度h，求出倾角α的正弦值sinα＝hL.某同学记录了高度h和加速度a的对应值如下表：请先在如图实－4－15所示的坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图，然后根据所作的图线求出当地的重力加速度g ＝________.进一步分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为______________________________________．图实－4－15(2)该探究小组所采用的探究方法是________________________________________． 解析：(1)由L ＝12at 2得：a ＝2Lt2.由表中可看出：在实验误差允许的范围内，小车下滑的时间是不变的，说明小车的加速度与小车的质量无关．以a 为纵轴，以sin α为横轴，选取适当的标度作出图象如图所示．由mg sin α＝ma 可得：a ＝g sin α，故图线a －sin α的斜率即为当地的重力加速度． 由图可知，g ＝k ＝9.80 m/s 2.(2)该探究小组采用的探究方法是控制变量法． 答案：(1)2Lt 2 不改变 无关 图象见解析 9.80 m/s 2a ＝g sin α (2)控制变量法。