使用电火花打点计时器验证牛顿第二定律实验报告(数据处理部分)
验证牛顿第二定律—实验数据的处理
- 1 -验证牛顿第二定律〖实验目的〗：验证牛顿第二定律。
即①质量一定时，加速度与作用力成正比；②作用力一定时，加速度与质量成反比。
〖实验原理〗：1．保持研究对象的质量不变，改变小桶里砂的质量，即改变牵引力，用打点计时器打出测算小车运动的加速度，用图象法验证加速度是否与作用力成正比。
2．保持小桶及其中砂的质量不变，即保持牵引力不变，改变研究对象的质量，即在小车上加放砝码，用打点计时器打出纸带测算小车运动的加速度，用图象法验证加速是否与质量成反比。
〖注意事项〗：1．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。
可用直接观察法，也可用打点计时器打出纸带判定（各点间距相等） 2．小车应打点计时器，且接通电源后待打点计时器稳定后才能放手。
3．本实验存在系统误差，为了减小系统误差必须：小车与钩码的总质量远远大于砂与砂桶的总质量，即：（M+m ）>>（)m M '+'分析：对于砂和砂桶整体分析：a m M F g m M )()('+'=-'+' 对于小车与钩码整体分析：a m M F )(+=联立上面两式求解得：)()()(m M m M gm M a '+'++'+'=拉小车的力F ：)()(1)()(m M m M gm M a m M F +'+'+'+'=+=当（M+m ）>>（)m M '+'时：g m M F )(+=4．画F a --和mM a +--1图象时应使所描的点尽量多地位于直线上，不在直线上的点尽量均匀分布在直线的两侧。
5．在验证a 与（M+m ）成反比时，横坐标选用mM +1，而不是（M+m ），原因是a——（M+m ）图线是曲线，不便直接观察a 与（M+m ）是否存在反比关系。
〖习题选编〗1．在验证牛顿第二定律的实验中，平衡摩擦力是： A 、不能将装砂的小桶通过滑轮系在小车上；B 、小车后的纸带必须连好，但打点计时器可以不打点；C、应使打点计时器打在小车所带纸带上的点迹间的距离相等；D每次改变小车的质量时，必须两再次平衡摩擦力。
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。
验证牛顿第二定律实验报告
实验5 验证牛顿第二定律一、实验目的1. 了解气垫技术和光电计时技术技术原理，掌握气垫导轨和计时计测速仪的使用方法。
2. 测量滑块加速度，验证牛顿第二定律。
二、实验仪器汽垫导轨及附件、MUJ-5B 型计时计数测速仪、电子天平三、实验原理1、速度测量宽度为Δs 的挡光片（如图1）垂直装在滑块上，随滑块在气垫导轨上运动，挡光片通过光电门时，测速仪测出挡光时间Δt ，则瞬时速度：ts dt ds t s v t ∆∆≈=∆∆=→∆lim（1） 式中Δs 根据实际宽度设置好，速度由测速仪自动计算并显示。
2、加速度测量挡光片随滑块通过光电门1和2，测出挡光片经过两个光电门的挡光时间1t ∆、1t ∆及从门1运动到门2的运动时间t ，测速仪自动按（2）式计算并显示加速度a 。
⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆∆=-=1212t 1t 1t s t v v a （2） 3、牛顿第二定律验证方法在右图由1m 、2m 构成的系统中，在阻力忽略不计时，有：a m m g m )(212+=。
令g m F 2=，21m m M +=，则有Ma F =。
保持M 不变，改变F ，测a ，可验证a 与F 的关系；F 不变，改变M ，测a ，可验证a与M 的关系。
四、实验内容与步骤1.气垫导轨的水平调节分静态调平法或动态调平法。
采用静态调平法：接通气源后，将滑块在气垫导轨中间静止释放，观察滑块运动，根据运动方向判断并调节导轨调平螺钉，反复进行，使滑块静止释放后保持不动或稍微左右摆动。
2.练习测量速度和加速度。
3.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 ，按上图所示装配，测速仪选“加速度” 功能，将4个砝码全部放在滑块上，将滑块移至远离滑轮一端释放，通过两光电门，记录加速度a 。
重复测量4次。
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。
打点计时器实验报告
打点计时器实验报告 Modified by JEEP on December 26th, 2020.练习使用电火花计时器或电磁打点计时器实验报告姓名：___________ 同组姓名：______________ 时间：___________一、实验目的练习使用电火花计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况；学会测量平均速度和瞬时速度。
二、实验器材电火花计时器，纸带，刻度尺，导线，电源三、实验步骤（1）把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间。
（2）把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上。
（3）按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点。
（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，选取一段合适长度的纸带，数一数纸带上共有多少个点。
如果共有n 个点，点子的间隔数就为n-1个，用t=(n-1)s计算出纸带的运动时间t。
（5）将纸带上的点划分成4个相等的时间间隔，用刻度尺测量一下各时间段内，纸带通过的位移△x有多长。
（6）利用公式计算出纸带在各段时间内的平均速度。
把测量和计算的结果填入表1中。
（7）选取一段清晰的纸带，在纸带上找出连续的6个点，分别标上记号A、B、C、D、E、F。
用刻度尺测出两个相邻点间的距离s1、s2、s3、s4、s5（如图所示），根据这些数据，计算出各时刻的瞬时速度并填入表2中。
运用你学过的知识，判断纸带的运动是匀速运动还是变速运动，并把判断的结果和理由写清楚。
根据测量数据做出小车运动的速度-时间图象。
四、数据处理：请将选好的纸带贴在下面：表1 手拉纸带在几段时间中的位移和平均速度区间0-11-22-33-40-21-4△x/cm△t/sV/(cm/s)示例：计数点序号 A B C D E F计数点对应的时刻(s)通过计数点的速度(cm/s)小车运动的速度-时间图象：请将选好的纸带贴在此处。
Day10牛顿第二定律实验
Day10牛2实验姓名：___________班级：___________1．如图甲所示为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，在实验中认为细线对小车拉力F的大小等于砝码和砝码盘的总重力，小车运动的加速度a的大小可由纸带上的点求得．（1）实验过程中，电火花计时器应接在（填“直流”或“交流”）电源上，连结小车与砝码盘的细线跨过定滑轮，调整定滑轮，使．（2）图乙是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，打“3”计数点时小车的速度大小为v＝m/s，由纸带求出小车的加速度的大小a＝m/s2．（计算结果均保留2位有效数字）（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F关系图线如图丙所示，该图线不通过坐标原点，原因可能是．2．某实验小组用如图1所示装置进行“探究加速度和力、质量的关系”的实验．（1）实验之初，应（填“悬挂”或“不悬挂”）沙桶，连接纸带，反复调试木板下垫块的位置，直到轻推小车，小车可以牵引纸带打出的纸带．（2）某次实验打出的纸带如图2所示，A、B、C、D、E为打出的五个计数点，每两个点之间还有4个点没有在图中标出，则小车加速度a＝m/s2．3．某同学利用如图所示的实验装置“探究加速度与力和质量关系”。
（1）为探究多个物理量之间关系，可选用进行实验；A．控制变量法B．类比法C．放大法（2）在下列学生实验中，需要用到打点计时器的实验有（填字母）。
（多选）A．“探究求合力的方法”B．“探究加速度与力、质量的关系”C．“探究做功与物体速度变化的关系”D．“探究作用力与反作用力的关系”（3）下列说法正确的是。
（多选）A．该方案需要平衡摩擦力B．该方案需要重物的质量远小于小车的质量C．该方案操作时细线应该与木板平行D．该方案处理数据时应选择匀速时的速度4．某学习小组进行了“探究加速度与力和质量的关系”实验。
打点计时器实验
1、研究物体匀变速直线运动实验仪器：打点计时器、交流电源(电火花打点计时器—220V，电磁打点计时器—4～6V)、纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线实验原理:打点计时器上同时记录了时间和位置两个信息，通过s，t可以判断物体是否匀变速，若是可以求得其加速度；数据处理方法。
（纸带处理）实验步骤：(1)把附有滑轮的轨道放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在轨道没有滑轮一端，连接好电路；再把细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面(若是电火花打点计时器，用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘)。
(2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。
(3)从三条纸袋中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间的单位，即T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面记作0，第六点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6。
两相邻计数点间的距离用刻度尺测出分别记作s1、s2 (6)(4)求出a的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
注意事项：(1)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差。
(2)细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车拉力不变；(3)开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器(4)先通电后放开小车(5)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为一个计数点），选取的计数点不少于6个；(6)若为电磁打点计时器（f打点=f电源，电源频率越大，针与纸带摩擦越大，a越小），若出现连续直线，则抬高针；若为电火花则无针与纸带的摩擦。
纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。
(7)不要分段测量各段位移，尽可能的一次测量完毕(可先统一量出到记数起点之间的距离)。
打点计时器、用打点计时器测速度和加速度以及用打点计时器验证牛顿第二定律
打点计时器、用打点计时器测速度和加速度以及牛顿第二定律实验探究一，打点计时器打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种。
它们使用交流电源，电磁打点计时器由学生电源供电，工作电压6V以下，电火花计时器工作电压220v。
当电源频率是50H Z 时，它每隔0.02s打一个点。
当每5个点取一个计数点，或说每隔4个点取一个计数点时时间间隔为0.1s。
电火花计时器比电磁打点计时器阻力小。
二，用打点计时器测速度因为匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于这段时间中点的瞬时速度，所以第n个相同时间T秒末的速度υn=（x n+x n+1）/2T如图第3个计数点的速度υ3=（x3+x4）/2T有时为了减小误差可用υ3=（x1+x2+x3+x4+x5+x6）/6T来计算三，测加速度加速度为a的匀加速直线运动，在连续相等的时间内的位移分别为x1、x2、x3····则Δx=x2—x1=x3—x2=······=aT2，a=Δx/ T2如图a=（X-X1）/ T2=（X3-X2）/ T2=（X4-X3）/ T2等等2有时为了减小误差a={（X2-X1）/ T2+（X3-X2）/ T2+（X4-X3）/ T2+（X5-X4）/ T2+（X6-X5）/ T2}=（X6-X1）/ 5T2或a={（X4+X5+X6）-(X1+X2+X3)}/9T2 (逐差法)四，牛顿第二定律实验1，器材，步骤、方法（1），小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。
（2）用木块将木板的带有打点计时器的一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力;调节木板的倾斜度，使小车不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。
(3)用天平测出盘和重物的总质量，求出总重。
它近似于小车运动时所受的拉力。
（4），用刻度尺测出纸带上计数点之间的距离，求出小车运动的加速度。
牛顿第二定律实验探究(附打点计时器,速度和加速度测量)
牛顿第二定律实验探究(附----打点计时器、用打点计时器测速度和加速度) 一，打点计时器打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种。
它们使用交流电源，电磁打点计时器由学生电源供电，工作电压6V以下，电火花计时器工作电压220v。
当电源频率是50H Z 时，它每隔0.02s打一个点。
当每5个点取一个计数点，或说每隔4个点取一个计数点时时间间隔为0.1s。
电火花计时器比电磁打点计时器阻力小。
二，用打点计时器测速度因为匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于这段时间中点的瞬时速度，所以第n个相同时间T秒末的速度υn=（x n+x n+1）/2T如图第3个计数点的速度υ3=（x3+x4）/2T有时为了减小误差可用υ3=（x1+x2+x3+x4+x5+x6）/6T来计算三，测加速度加速度为a的匀加速直线运动，在连续相等的时间内的位移分别为x1、x2、x3····则Δx=x2—x1=x3—x2=······=aT2，a=Δx/ T2如图a=（X-X1）/ T2=（X3-X2）/ T2=（X4-X3）/ T2等等2有时为了减小误差{（X2-X1）/ T2+（X3-X2）/ T2+（X4-X3）/ T2+（X5-X4）/ T2+（X6-X5）/ T2} a=15=（X6-X1）/ 5T2或a={（X4+X5+X6）-(X1+X2+X3)}/9T2 (逐差法)四，牛顿第二定律实验1，器材，步骤、方法（1），小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。
（2）用木块将木板的带有打点计时器的一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力;调节木板的倾斜度，使小车不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。
(3)用天平测出盘和重物的总质量，求出总重。
它近似于小车运动时所受的拉力。
（4），用刻度尺测出纸带上计数点之间的距离，求出小车运动的加速度。
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0.0516
0.0352
a-(1/M)图：
横坐标为1/M，纵坐标为平均加速度a
由图得，斜率F=k=0.062，，相对不确定度E= =5.4%
误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。
3.用整体法验证牛顿第二定律（m<<M）
(1)保持M+m=203.3g一定，改变拉力F三次，打出四条纸带，分别求出相应的加速带a，画出a-F图并作误差分析。
1.750
2.070
3.720
6.330
S2-S1( )
0.0006
0.0027
0.0073
0.0170
S3-S2( )
0.0008
0.0030
0.0068
0.0151
平均加速度a( )
0.0109
0.0445
0.1102
0.2508
a-F图：
横坐标为F，纵坐标为a
由图得，斜率k=4.6174，M+m= =0.217kg，相对不确定度E= =6.9%
小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8
砝码桶全重/g
4.2
5
6
9.5
拉力(F/N）
4.11
4.90
5.88
9.31
纸带取三个间隔,间隔t为0.08s
纸带8
纸带9
纸带10
纸带11
S1( )
1.610
1.500
2.310
3.120
S2( )
1.670
1.770
3.040
4.820
S3( )
四、实验内容及数据处理
1.用自由落体纸带研究匀变速直线运动规律
(1)用两条纸带通过限位孔夹住墨粉盘，打开开关，纸带在重锤带动下做自由落体运动，打出纸带；
(2)在纸带上取等间隔的几段，S1、S2……画出S-i图
(1)验证匀变速直线运动公式：∆s=C
∆s1=S2-S1=1.80cm
∆s2=s3-s2=1.50cm
纸带2
纸带4
纸带5
纸带6
S1( )
2.10
2.26
2.42
2.14
S2( )
2.59
2.62
2.74
2.37
S3( )
3.13
3.02
3.08
2.59
S2-S1( )
0.0049
0.0036
0.0032
0.0023
S3-S2( )
0.0054
0.0040
0.0034
0.0022
平均加速度a( )
0.0805
砝码桶全重/g
4.2
5
6
9.5
拉力(F/N）
4.11
4.90
5.88
9.31
纸带取三个间隔,间隔t为0.08s
纸带1
纸带7
纸带2
纸带3
S1( )
1.910
1.950
2.100
3.120
S2( )
2.120
2.190
2.390
3.520
S3( )
2.320
2.430
2.670
3.860
S2-S1( )
0.0021
0.0024
0.0029
0.0040
S3-S2( )
0.0020
0.0024
0.0028
0.0034
平均加速度a( )
0.0320
0.0375
0.0445
0.0578
a-F图
由图得，斜率k=4.8073，M’= =0.208kg，相对不确定度E= =7.8%
误差分析：摩擦力没有完全平衡，轨道不平整导致的运动过程中受力不一致。
(2)拉力F一定，改变小车质量三次，打出四条纸带，分别求出相应加速度a，画出a- 图并作误差分析。
砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8 ，则拉力F=5.88 N
小车重M/kg
0.193
0.203
0.213
0.223
1/M
5.181347
4.926108
4.694836
4.484305
纸带取三个间隔,间隔t为0.08s
0.0040
0.0034
0.0022
平均加速度a( )
0.0805
0.0594
0.0516
0.0352
a-(1/M+m)图
由图得，斜率F=k=0.0656，，相对不确定度E= =11。6%
误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。
∆s3=s4-s3=1.50cm
∆s4=s5-s4=1.70cm
由以上数据可知，在误差范围内，∆s为
2.用常规方法验证牛顿第二定律（m<<M）
(1)小车质量M一定，改变拉力F三次，打出四条纸带，分别求出相应的加速度a，画出a-F图并作误差分析。
小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8
误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。
(2)拉力F一定，改变小车质量三次，打出四条纸带，分别求出相应加速度a，画出a- 图并作误差分析。
砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8 ，则拉力F=5.88 N
小车与砝码重M+m/kg
0.193
0.203
0.213
0.223
1/M�
4.484305
纸带取三个间隔,间隔t为0.08s
纸带2
纸带4
纸带5
纸带6
S1( )
2.10
2.26
2.42
2.14
S2( )
2.59
2.62
2.74
2.37
S3( )
3.13
3.02
3.08
2.59
S2-S1( )
0.0049
0.0036
0.0032
0.0023
S3-S2( )
0.0054