牛顿第一定律实验

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理想实验法---牛顿第一定律

理想实验法---牛顿第一定律

案例:牛顿第一定律是综合运用了多种方法而总结。

其中最主要的是理想实验法。

思路设计如下:一、提出问题:力可以使静止的物体运动,也可以使运动物体的速度加快、变慢、或改变方向,那么如果不受力,物体将会怎样?用一个真实的实验研究该问题。

但是不受力的物体是不存在的,怎么办?(很关键的一个问题)我们可以先看受力物体运动的情况,然后使物体受到的力尽量减小,观察物体的运动情况(很重要的一个引导)二、实验研究教材提供的实验:如图略1 .实验:观察小车从斜面上滑下的情况,三次实验条件及实验结果记录如下表次数实验条件实验结果①观察的物体②滑下高度③斜面斜度④平面情况物体滑行的距离1 小车 A H α毛巾表面约 30cm2 小车 A(未变)H ( 未变 ) α ( 未变 ) 木板表面约 50cm3 小车 A(未变)h ( 未变 ) α ( 未变 ) 玻璃表面约 80cm上述实验条件共有四个,实验过程中,①②③条件未变,只改变了条件④,即平面的状况。

(2)分析实验结果:①实验结果:小车第 3次前进的距离 >第 2次的距离 >第 1次的距离。

②利用因果分析方法,分析出现上述结果的原因:实验的 4个条件中,只有条件④发生了改变,因此,出现上述结果只可能是由发生改变的那个条件引起。

③三次实验中,条件④有什么不同或发生了什么变化?分析可知,第 3次的平面比第 2、 1次的平面光滑。

第 2次比第 1次的平面光滑。

说明:同样条件下(同一物体,从同一斜面的同一高度下滑下)物体在光滑的平面上前进的距离远些。

提出问题:如果平面非常光滑,物体的运动将出现什么情况呢?引出理想实验三、理想实验假设平面越光滑,根据实验,可以推论,物体运动的距离将越远,如果平面非常光滑,绝对光滑,没有摩擦阻力,物体将如何运动呢?依据推理:物体将以不变速度永远运动下去。

300 年前,伽利略对类似的实验进行了分析,认识到运动物体受到的阻力越小,它的速度减小得越慢,运动时间越长。

牛顿第一定律实验

牛顿第一定律实验

牛顿第一定律实验
我们可以用气垫导轨近似地验证上述结论.把物体放在一个水平导轨上,并设法使物体和导轨之间形成气层,物体沿这种气垫导轨运动时受到的阻力很小,推动一下物体,可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动.
牛顿第一定律牛顿在伽利略等人的研究基础上,并根据他自己的研究,系统地总结了力学的知识,提出了三条运动定律,其中第一条定律的内容是:
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
这就是牛顿第一定律.物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性.牛顿第一定律又叫做惯性定律.当汽车突然开动的时候,汽车里的乘客会向后面倾倒(图3-3甲).这是因为汽车已经开始前进,乘客的下半身随车前进,而上半身由于惯性还要保持静止状态的缘故.当汽车突然停止的时候,汽车里的乘客会向前面倾倒(图3-3乙).这是因为汽车已经停止,乘客的下半身随车停止,而上半身由于惯性还要以原来速度前进的缘故.一切物体都具有惯性,物体的运动并不需要力
来维持.惯性是物体的固有性质,不论物体处于什么状态,都具有惯性.
任何物体都和周围的物体有相互作用,不受外力作用的物体是不存在的,所以牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态是一种理想化的状态.这种状态虽然不可能实现,但牛顿第一定律却正确揭示了运动和力的关系:力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因.这就使人们的认识走上了正确的道路,为力学的发展奠定了坚实的基础.。

牛顿第一定律利用的实验方法

牛顿第一定律利用的实验方法

牛顿第一定律利用的实验方法
牛顿第一定律是惯性定律,它表明物体在没有受到外力的情况下将继续保持静止或匀速直线运动的状态。

要验证牛顿第一定律,可以进行以下实验:
1. 托盘实验:将一个光滑的水平托盘放在桌子上,放置一只小球在托盘中部。

推动托盘快速向前运动,观察小球的运动情况。

小球将保持原先的位置,并且随着托盘的运动而保持匀速直线运动,因为小球没有受到任何外力的作用。

2. 踢足球实验:在足球场上踢一个静止不动的足球,当脚离开足球时,足球会继续沿着原来的方向以相同的速度运动,直到受到重力和空气阻力的影响而停止。

3. 车辆实验:在一辆行驶的车上放置一个小球,小球将继续保持原本的位置并且沿着车在匀速直线上运动,因为它没有受到外力的作用。

通过这些实验可以验证牛顿第一定律的正确性,即物体在没有外力作用下会保持静止或匀速直线运动的状态。

牛顿第一定律的实验验证与分析

牛顿第一定律的实验验证与分析
牛顿第一定律的实验验 证与分析
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目录
01 实 验 验 证 方 法
02 实 验 验 证 过 程
03 牛 顿 第 一 定 律 的 推
导与分析
05 牛 顿 第 一 定 律 的 现
代研究方法
04 实 验 验 证 的 局 限 性
思想实验法
定义:通过想象和 推理,对物理现象 进行验证的方法
优点:无需实际实 验,节省时间和成 本
局限性:只能验证 理论,不能验证实 际效果
应用:在牛顿第一 定律的实验验证中 ,可以通过思想实 验法来验证物体的 运动状态和受力情 况。
Part Two
实验验证过程
实验装置与操作
● 实验装置:斜面、小车、计时器、尺子等
Part One
实验验证方法
斜面实验法
实验目的: 验证牛顿第 一定律
实验原理: 物体在没有 外力作用下 保持静止或 匀速直线运 动
实验器材: 斜面、小车、 计时器等
实验步骤: 将小车放在 斜面上,观 察小车的运 动情况,记 录数据并进 行分析
实验结果: 小车在斜面 上做匀速验目的:验 证牛顿第一定

实验设备:斜 面、小车、计
时器等
实验过程:释 放小车,记录 小车在不同斜 面上的运动情

数据处理:利 用数学公式计 算加速度,分
析实验结果
结论:验证了 牛顿第一定律
的正确性
实验结果分析
实验目的:验证牛顿第一定律 实验方法:使用斜面和小球进行实验 实验结果:小球在斜面上保持匀速直线运动 分析:实验结果与牛顿第一定律相符,证明了牛顿第一定律的正确性

牛顿第一定律和牛顿第二定律的实验验证

牛顿第一定律和牛顿第二定律的实验验证

牛顿第一定律和牛顿第二定律的实验验证牛顿第一定律:惯性定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,表述了惯性的概念。

惯性是指物体保持其静止状态或匀速直线运动状态的性质。

这个定律可以用以下三种形式来描述:1.静止的物体保持静止状态,除非受到外力的作用。

2.运动的物体保持匀速直线运动状态,除非受到外力的作用。

3.物体的惯性大小与其质量有关,质量越大,惯性越大。

实验验证实验一:滑轮组实验为了验证牛顿第一定律,我们可以进行一个简单的滑轮组实验。

实验中,我们将一个滑轮固定在墙上,并将一个重物悬挂在滑轮上。

通过改变重物的质量,我们可以观察到重物下落的速度。

1.将一个轻质滑轮固定在墙上。

2.将一根细线穿过滑轮,并将一端系上一个重物。

3.改变重物的质量,例如逐个添加小金属块。

4.记录不同质量下重物的下落速度。

实验结果显示,随着重物质量的增加,重物的下落速度并没有发生明显的变化。

这说明重物的惯性与其质量有关,质量越大,惯性越大。

实验二:碰撞实验另一个验证牛顿第一定律的实验是碰撞实验。

在这个实验中,我们可以观察两个物体碰撞后的运动状态。

1.将两个相同质量的小车放在水平桌面上。

2.分别用相同的力推动两个小车,使它们以相同的速度相向而行。

3.让两个小车在碰撞点相碰撞。

4.观察碰撞后两个小车的运动状态。

实验结果显示,在碰撞后,两个小车都保持了碰撞前的运动状态,即它们继续以相同的速度行驶。

这说明物体在没有外力作用的情况下,会保持其运动状态。

牛顿第二定律:加速度定律牛顿第二定律,也被称为加速度定律,描述了力和加速度之间的关系。

牛顿第二定律的数学表达式为:[ F = ma ]其中,( F ) 表示作用在物体上的合外力,( m ) 表示物体的质量,( a ) 表示物体的加速度。

实验验证实验一:力的作用实验为了验证牛顿第二定律,我们可以进行一个力的作用实验。

实验中,我们将一个弹簧固定在墙上,并将一个质量为 ( m ) 的物体悬挂在弹簧上。

牛顿第一定律实验用到的实验方法

牛顿第一定律实验用到的实验方法

牛顿第一定律实验用到的实验方法
牛顿第一定律实验用到的实验方法是归纳推理法。

归纳推理是一种由个别到一般的推理。

由一定程度的关于个别事物的观点过渡到范围较大的观点,由特殊具体的事例推导出一般原理、原则的解释方法。

自然界和社会中的一般,都存在于个别、特殊之中,并通过个别而存在。

一般都存在于具体的对象和现象之中,因此,只有通过认识个别,才能认识一般。

人们在解释一个较大事物时,从个别、特殊的事物总结、概括出各种各样的带有一般性的原理或原则,然后才可能从这些原理、原则出发,再得出关于个别事物的结论。

牛顿第一定律的得出过程:
牛顿第一定律即惯性定律是无法从纯理论或者纯实验的角度来证明的,它事实上已经成为一个公理,科学界普遍认可的就是伽利略的理想实验和推理演示实验。

1、客观事实:小球从一个斜面的高处滚下,会滚上另一个对接的斜面,摩擦力越小,越接近原来的高度。

2、假想:摩擦力大小为零,观察小球在另一个斜面的运动情况。

3、推理:小球将会达到同一高度对接斜面倾角越小,运动距离越远对接斜面倾角为零,小球永远运动。

4、结论:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止(牛顿第一定律)。

牛顿第一定律实验研究及分析

牛顿第一定律实验研究及分析

实验结束后,我们进行了深入的思考和总结,对未来研究方向有了更清晰的认识。
实验改进与建议
数据处理:改进数据处理方法,提高数据分析的准确性和效率
实验设计:改进实验设计,提高实验结果的准确性和可靠性
实验操作:优化实验操作流程,提高实验效率
实验结果:对实验结果进行深入分析,提出改进措施和建议
未来研究展望
实验变量
加速度:物体在运动过程中的速度变化率
摩擦力:物体在运动过程中受到的阻力,影响物体的运动状态
质量:不同质量的物体在相同外力作用下的运动状态
初速度:物体在实验开始时的速度
Part Three
实验过程
实验准备
实验步骤: a. 将小车放在木板上,用细绳连接小车和滑轮 b. 拉动滑轮,使小车在木板上滑动 c. 使用计时器记录小车滑动的时间 d. 重复实验,获取多组数据
实验方法:通过观察物体在受到外力作用前后的运动状态,分析惯性原理。
实验结果:物体在受到外力作用后,仍然保持原来的运动状态,证明了惯性原理的正确性。
实验假设
假设物体在没有外力的作用下保持静止或匀速直线运动
假设物体受到的力与其质量和加速度成正比
假设物体在受到外力作用时,其加速度与外力成正比
假设物体在受到外力作用时,其加速度与外力方向相同
实验误差来源:测方差分析、回归分析等
误差对实验结果的影响:可能导致实验结果不准确,影响实验结论的准确性
实验结论与意义
实验结果:证明了牛顿第一定律的正确性
实验方法:通过观察和测量物体在无外力作用下的运动状态
实验意义:为物理学的发展奠定了基础,推动了科学进步
实验结果分析
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探究牛顿第一定律的实验练习题

探究牛顿第一定律的实验练习题

探究牛顿第一定律的实验练习题在物理学中,牛顿第一定律(也被称为惯性定律)是关于运动的基础定律之一。

它描述了物体保持静止或匀速直线运动的特性,除非外力作用于物体。

为了更好地理解和探究牛顿第一定律,我们可以进行以下实验练习题。

实验一:静止状态下的物体材料:1. 一块光滑水平桌面2. 一张纸3. 一枚硬币步骤:1. 将纸张平放在桌面上。

2. 将硬币放在纸张中央。

3. 迅速扯掉纸张。

观察与分析:在扯掉纸张的瞬间,硬币仍然保持静止不动,直到受到重力等外力的作用。

这符合牛顿第一定律的描述,即物体将保持原来的状态,直到外力改变它的状态。

实验二:匀速直线运动的物体材料:1. 光滑水平桌面2. 一个小玩具车步骤:1. 将小玩具车放在桌面上。

2. 轻轻地用手推动小玩具车,让其做匀速直线运动。

3. 在经过一段距离后,突然停止推动。

观察与分析:在停止推动小玩具车的瞬间,小玩具车将继续沿直线匀速运动一段距离,直到受到摩擦力等外力的作用使其停下。

这再次验证了牛顿第一定律的描述,即物体将保持原来的状态,直到外力改变它的状态。

实验三:物体在外力作用下的状态变化材料:1. 一张纸2. 一枚硬币3. 一本书步骤:1. 将书放置在桌面上。

2. 在书上面放置一张纸。

3. 将硬币放在纸张中央。

观察与分析:在这个实验中,纸张充当了一个细小的外力。

当你迅速扯掉纸张时,硬币会受到纸张扯动的力,从而改变其状态并滑落到桌面上。

这再次说明了牛顿第一定律的原理。

实验四:添加额外的外力材料:1. 一个小玩具车2. 一本书3. 一根线或绳子步骤:1. 将书放置在桌面上。

2. 在小玩具车上绑上线或绳子。

3. 将线或绳子的另一端固定在书上,使小玩具车悬挂在书上。

观察与分析:当你将线或绳子轻轻拉动时,小玩具车将顺着线或绳子的方向移动。

这表明外力的改变会影响物体的运动状态。

因此,牛顿第一定律可以应用于这种情况下的运动。

综上所述,通过实验练习题的探究,我们可以更好地理解和应用牛顿第一定律。

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牛顿第一定律实验
1、(4分)某同学用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响时,先将棉布铺在水平木板上,观察小车在木板上滑行的距离;然后去掉木板上的棉布,再次观察小车在木板上滑行的距离。

(1)为了保持小车在两次平面的上运动速度是相同的,该同学操作是使小车从斜面 。

(2)比较小车在不同水平表面滑行的距离,可以得出初步的结论:在初速度相同的条件下,平面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小的越 . (3)实验结果能证明 .(选填序号)
A .牛顿第一定律
B .物体运动需要力来维持
C .力可以改变物体的运动状态 (4)进一步推理可知,若水平面绝对光滑,则小车会在水平面的运动状态是 .(选填序号)
A .静止
B .匀速直线
C .静止或匀速直线
D .静止和匀速直线 2、(5分)在探究“二力平衡条件”的实验中,某小组设计组装的实验装置如图所示:
(1)在探究力的大小对二力平衡的影响时,利用了定滑轮能够 的特点,并通过调整 来改变F 1和F 2的大小。

(2)实验时发现,当F 1稍大于F 2时,木块依然能保持平衡状态,原因是 ,改进该小组的实验方案是 。

(3)保持F 1与F 2相等,用手将木块扭转到如图所示的位置,松手后瞬间,木块不能保持平衡状态。

实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时,两个力应该满足的条件是 。

3、(4分)如图所示,在“探究运动和力的关系”的实验中,每次都让小车从斜面顶端处由静止开始滑下,改变水平面的粗糙程度,测量小车在水平面上滑行的距离,结果记录在下表中.
(1)从能量转化角度看,小车每次滑行到斜面底端时具有相同的 能. (2)若小车在水平木板上滑行3s 后停止,位置如上图所示.则小车的平均速度为 m/s .
(3小车在铺有毛巾表面上滑行距离最短,是因为 .
(4)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得到:一切运动的物体不受外力作用时,它将 .
4、摩擦现象广泛存在于人们的生活与生产中。

小梦对此很感兴趣,围绕生活中的摩擦现象进行了探究。

(1)小梦分别对物体在静止状态和运动状态下受摩擦力情况进行了研究,并绘制了图象,如图15所示。

请比较图像中A、B两点处力
的大小(填“>”、“<”、“=”或“不能确定”):①F A f A
②F B f B
(2)摩擦知识在生活中的应用非常广泛,并不断地进
行着改进,火柴的擦然就是一例,如图16中所示。

火柴盒
侧面已由以前的图16(a)替换成图16(b)的式样,这样
设计的现实意义是。

(1)小车滑行一段距离后会停止是因为受到力的作用.
(2)小车在表面上滑行距离最远.
(3)在其他条件不变时,如果平面上的摩擦力小到为零,小车将保持状态永远运动下去;这是用了研究方法.
6、如图所示是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验装置,长方体小木块各个侧面光滑程度相同,长木板一面为较光滑的木板面,另一面是粗糙的布面;(4分)
(1)水平向右拉动长木板,当小木块静止时,小木块受到测力计的拉力和滑动摩擦力是一对(填“非平衡力”或“平衡力”);
(2)选择四种不同的接触面,通过增减木块上的砝码,改变木块对木板的压力,依次水平向右拉动长木板,将每次测量结果填入表中:
实验序号木板与木板的接触面压力测力计示数
1 木板正面与木板面 2.5N 1.2N
2 木板正面与木板面 5.0N 2.4N
3 木板正面与木板面7.5N 3.6N
4 木板侧面与木板面 2.5N 1.2N
5 木板侧面与布面 2.5N 2.0N
6 木板正面与布面 2.5N 2.0N
(3)由实验1、4或5、6可知,滑动摩擦力与接触面的面积大小(填“有关”或“无关”);(4)由实验(填实验序号)可知,接触面越粗糙,滑动摩擦力越;(5)实验1、2、3控制了和不变,研究了滑动摩擦力大小与的
关系,此时,滑动摩擦力大小与接触面受到的压力成 比.
7、为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相
互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A 、B 两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C 、D 的一端与两木块相连,另一端固
定在铁架台E 、F 上。

后来经过讨论,完善了实验装置,如图(乙)所示。

(1)在理想情况下,B 对A 的静摩擦力的大小等于弹簧测力计________的示数,A 对B 的静摩擦力的大小等于弹簧测力计________的示数。

(填“C”或“D”) (2)在B 下面放细圆木条的目的是____________,在A 上放钩码的目的是____________。

(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F ,在此过程中,应使A 、B 保持相对________,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F 1、F 2。

(填“运动”或“静止”)
(4)分析实验数据,若____________,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。

8、在探究“二力平衡条件”的实验中:
(1)如图所示,把小车放在光滑的水平桌面上,目的是 ; (2)实验中我们是根据小车处于 状态来确定此时小车所受的两个力平衡;通过调整________来改变F 1和F 2的大小; (3)实验过程:
①F 1≠F 2观察小车的运动状态并把实验条件记录在表格中; ②使F 1=F 2观察小车的运动状态并把实验条件记录在表格中; ③保持F 1=F 2把小车在桌面上扭转一个角度后释放,观察到小
车 ;实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时,两个力必须满足哪个条件?___________________________。

(4)比较 两次实验可以得出二力平衡的条件:两个人力的大小相等。

9、(6分)在“探究力和运动的关系”的实验中,让木块由静止开始沿斜面滑下,木块在三种不同水平面上运动一段距离后分别停留在如图所示的位置。

(1)实验需要木块进入不同的水平面有相同的初速度,则木块应从同一斜面 开始下滑。

(2)木块进入水平面后,在运动过程中受到的一对平衡力是。

(3)实验结论:平面越光滑,木块受到的阻力越小,速度减小得越。

(4)推论:如果木块在水平面受到的阻力为零,木块将。

(5)探究过程中主要采用了科学推理法和两种研究方法。

(6)在此实验所给器材基础上,添加一个小铁球,运用这些器材一定可探究的是
A.物体动能大小与质量是否有关
B.物体动能大小与速度是否有关
C.A、B都可探究
10、(1)如图甲,让同一小车从同一斜面的相
同高度由静止开始下滑,比较小车在不同水
平面上通过的,进一步推理可
以得出:如果水平面绝对光滑,小车将做
运动。

下列用到类似科学推理方法的实验还
有(选填序号)
①用真空罩和闹钟探究声音的传播需要介质
②用弹簧测力计测量物体在水平方向滑动摩擦力的大小
(2)如图乙,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,木块A在相同木板上被撞得越远,说明小车的动能越。

实验表明:当一定时,物体的动能大小与物体的有关。

若木块A两次移动过程中受到的摩擦力分别为f1、f2,则f1 f2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。

11、为探究“动能大小的影响因素”,科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动。

(1)实验中通过比较木块来判断钢球动能的大小。

(2)在图甲和图丙中,用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下,目的是使钢球撞击木块时的相同;比较甲、乙两图,得到的结论是。

(3)由实验中钢球撞击木块做功,同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景,并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关。

进一步探究,获得了表格内的数据:
分析表格内的数据可知,利用甲、丙两次实验可验证危害程度与有关(选填“超载”或“超速”);在质量和速度两个因素中,对动能影响较大的因素是,理由是:。

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