2014牛顿第二定律实验
《大学物理(一)》2014秋实验报告验证牛顿第二定律――气垫导轨实验(一)
《大学物理(一)》2014秋实验报告验证牛顿第二定律――气垫导轨实验(一).doc实验名称：验证牛顿第二定律——气垫导轨实验(一)实验目的：验证牛顿第二定律，了解气垫导轨的使用和原理。
实验器材：气垫导轨、气垫平台、小车、光门、计时器、电子天平、直尺等。
实验原理：牛顿第二定律：物体所受合力等于其质量与加速度的乘积，即F=ma。
气垫导轨：利用气垫技术实现小车在导轨上的滑动。
由于气垫产生的气垫力，平衡了小车的重力，使其很容易平滑地在导轨上移动。
实验步骤：1. 在气垫平台上安装气垫导轨，将导轨调整至水平状态。
2. 将小车放置在导轨上，并使用金属卡夹将两个轮子夹紧。
3. 使用直尺测量小车的质量m，并将其记录在实验记录本上。
4. 首先测量小车在静止状态下的重力G，即将小车放在气垫导轨上，放置好后记录其重量。
5. 用气泵将气垫导轨下面的气注满气，使气垫导轨处于气垫状态。
6. 开始对小车进行加速度的测量。
首先将小车推到一个适合的初始位置，在小车经过光门之前将其停住，然后用电子天平测出在小车上加上一定的质量后总重力G1。
记录G1的值。
7. 在小车通过光门后立即按下计时器的启动键，记录下小车通过光门时刻t1。
8. 将小车加上一定的重物，再重复步骤6和步骤7。
9. 再将小车加上重物，重复步骤6和步骤7。
10. 根据公式a=(Gn-G)/m计算小车加速度，其中n代表每次增加质量之后的编号。
11. 记录实验数据并进行处理、分析。
实验数据记录：测量物品：小车小车质量m=0.150kg静止状态下小车重力G=1.47N实验数据处理：计算小车+重物的重力G1、G2、G3：G1=(m+0.1kg)g=1.57NG2=(m+0.2kg)g=1.67NG3=(m+0.3kg)g=1.77N计算小车+重物的加速度a1、a2、a3：a1=(G1-G)/m=0.14m/s^2a2=(G2-G)/m=0.16m/s^2a3=(G3-G)/m=0.18m/s^2实验结论：根据实验数据的处理结果可得出，加速度与施加的力成正比，与物体质量成反比，符合牛顿第二定律的表述F=ma。
牛顿第二定律的验证实验
牛顿第二定律的验证实验牛顿第二定律是经典力学的基础定律之一，它描述了物体的运动与外力之间的关系。
根据牛顿第二定律，物体所受的净力等于物体质量与加速度的乘积，即F=ma，其中F是物体所受的净力，m是物体的质量，a是物体的加速度。
为了验证牛顿第二定律，我们可以进行如下的实验。
首先，我们需要准备一台平滑的、无摩擦的水平桌面。
在桌面上放置一块光滑的小物体，比如一个小木块。
然后，我们需要一个弹性绳，一段绳子的一端绑在小木块上，另一端则固定在桌子上的一个固定点。
还需要一个质量盘，可以向小木块施加一个恒定的水平拉力。
接下来，我们需要测量小木块的质量，并记录下来。
然后，我们需要测量质量盘的质量，并记录下来。
根据牛顿第二定律的公式F=ma，我们可以解出所需施加的净力F。
接下来，我们开始实验。
首先，我们在质量盘上加上一个适当的质量，使其施加的拉力F恒定不变。
然后，我们可以用一个计时器来测量小木块从静止开始加速到一定速度所经过的时间。
记录下测量结果。
通过测量小木块的加速度，我们可以使用牛顿第二定律的公式F=ma来计算施加在小木块上的净力。
比如，如果小木块的质量为m，加速度为a，那么净力F=ma。
将这个净力与之前计算得到的净力值进行比较，如果两个净力值非常接近，那就可以说明牛顿第二定律被验证了。
为了提高实验的准确性，我们可以重复多次实验，并计算出它们的平均值。
还可以通过增加或减小施加在小木块上的质量盘的质量来改变净力的大小，以验证牛顿第二定律在不同净力条件下的可靠性。
这个实验不仅验证了牛顿第二定律，还给我们提供了一种测量物体质量和加速度的方法。
同时，还可以通过施加不同大小的外力，研究物体质量、加速度和净力之间的关系，进一步深入理解牛顿第二定律。
在实际应用中，牛顿第二定律的验证对于物理学、工程学等领域具有重要意义。
例如，在汽车行驶过程中，通过测量车辆的一些参数，如质量、加速度和施加在车辆上的净力，可以得到车辆的动力学特性，进而优化车辆设计，提高行驶的安全性和舒适性。
牛顿第二定律实验报告
牛顿第二定律实验报告
实验目的
本实验旨在验证牛顿第二定律：力等于物体质量乘以加速度，并观察质量和加速度的关系。
实验器材
平滑水平面
钢球
计时器
式微动量仪
实验步骤
1.将水平面放置在实验桌上，并确保其平整且没有倾斜。
2.在水平面上放置一个钢球，并用计时器测量其开始位置和终止位置之间的时间间隔。
3.将同一钢球放置在不同质量的附加物上，并重复步骤2，记录每次测量的时间间隔。
4.根据记录的数据，计算每次测量的加速度。
实验结果
质量 (kg) | 时间间隔 (s) | 加速度 (m/s^2) |
0.2.| 0.5.| 0.4.|
0.4.| 0.5.| 0.8.|
0.6.| 0.5.| 1.2.|
0.8.| 0.5.| 1.6.|
1.0.| 0.5.|
2.0.|
结论
根据实验结果，可以观察到质量和加速度之间的关系是线性的。
随着质量的增加，加速度也随之增加。
这验证了牛顿第二定律的结论，即力等于物体质量乘以加速度。
总结
通过本实验，我们验证了牛顿第二定律，并观察了质量和加速
度之间的关系。
这个实验对物理学的理解和应用有重要意义。
实验牛顿第二定律实验报告
实验：牛顿第二定律实验报告实验报告：牛顿第二定律一、实验目的1.验证牛顿第二定律：力和加速度的关系以及质量和加速度的关系。
2.理解力的概念、分类及作用效果。
3.掌握控制变量法在实验中的应用。
二、实验原理牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
数学公式表示为F=ma，其中F代表作用力，m代表质量，a代表加速度。
三、实验步骤1.准备实验器材：小车、小盘、轨道、金属片、砝码、滑轮、细绳、纸带等。
2.将小车放在轨道上，小盘通过细绳与小车连接，小盘上放置砝码，调整砝码质量。
3.接通电源，打开打点计时器，释放小车，小车在砝码的拉动下开始运动。
4.记录小车的运动情况，包括小车的位移、时间以及加速度。
5.改变砝码的质量，重复步骤3和4，至少进行5组实验。
6.分析实验数据，得出结论。
四、实验数据分析根据表格中的数据，我们可以看出，当作用力（砝码质量）增加时，小车的加速度也相应增加。
当作用力不变时，增加小车的质量会导致加速度减小。
这些数据与牛顿第二定律的理论相符。
五、实验结论通过本实验，我们验证了牛顿第二定律的正确性。
实验结果表明，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
实验中我们使用了控制变量法，确保了数据的可靠性。
此外，通过实验，我们进一步理解了力的概念、分类及作用效果，提高了实验操作技能和数据分析能力。
六、实验讨论与改进尽管本次实验取得了成功，但仍存在一些可以改进的地方。
首先，由于实验中使用的砝码质量有限，对于小车加速度的测量可能存在误差。
为了提高实验精度，可以使用更精确的测量设备来记录小车的运动情况。
其次，为了更好地控制实验条件，可以采取一些措施来消除摩擦力等干扰因素的影响。
此外，还可以进一步拓展实验内容，研究不同形状、材料的小车在相同作用力下的加速度情况。
通过不断改进和完善实验方案，我们可以进一步提高实验效果和科学价值。
牛顿第二定律物理实验报告
牛顿第二定律物理实验报告嘿，大家好！今天咱们来聊聊牛顿的第二定律，别担心，听起来复杂，其实一点都不。
想象一下，牛顿就像个穿着长袍的老爷爷，站在一个风和日丽的日子里，忽然对着苹果树上的一个苹果说：“嘿，你这小家伙，掉下来吧！”结果，苹果就真的掉了下来。
这就是牛顿的第一步，但我们今天要深入一点，来看看牛顿的第二定律。
这个定律说的是：物体的加速度和它所受的力成正比，而和它的质量成反比。
听上去像是在讲数学课，但其实咱们日常生活中随处可见。
为了更好地理解这个定律，我们决定来个实验。
咱们找了几个小朋友，准备了一辆小车和一些重物。
小车就像个小跑车，重物就像给它加油。
我们先把小车放在一个平坦的桌子上，看看它在没有任何力量作用下会怎样。
小朋友们兴奋得就像过年一样，准备观察小车的“反应”。
结果，车子一点动静都没有，静静地待着，仿佛在说：“谁来推动我呀？”这时候，大家明白了，牛顿说得对，没力量就没动静。
我们开始施加力量。
有人推，有人拉，小车终于动起来了！哇，大家都欢呼起来，仿佛小车成了他们的明星。
我们逐渐加大力度，小车的速度也跟着飞快起来。
这个时候，有的小朋友开始想：“如果我放上一个更重的东西，会不会变得更慢呢？”于是，大家又把重物放上去，果然，小车慢了下来。
大家顿时明白，原来质量越大，加速度就越小，这可真是个简单又好玩的道理。
随着实验的深入，大家开始讨论起力、质量和加速度的关系。
小朋友们纷纷抛出自己的看法，“如果我用力推，小车就会更快，对吧？”我点了点头，心里想着，牛顿肯定会为他们的观察感到欣慰。
然后，一个小朋友突然来了句：“如果我在小车上再放个冰淇淋，那小车会不会更慢啊？”全场哄堂大笑，大家都在想象小车背着一桶冰淇淋在跑，那可真是个悲剧！我们又进行了几个不同的实验。
我们试着在小车上放上不同重量的物品，看小车的速度变化。
结果发现，随着重量的增加，小车的速度真的变得慢得像蜗牛一样。
这个现象就像是生活中的道理，我们背负的负担越重，前进的速度就会越慢。
牛顿第二定律实验平衡摩擦力
牛顿第二定律实验平衡摩擦力
牛顿第二定律实验平衡摩擦力是一个利用牛顿第二定律所揭示出的力学现象。
实验基于定律指出，系统加速度为零时，平衡力的和等于物体受的外力，即：总力=0。
因此，在牛顿第二定律实验中，探究的是当摩擦力从外界受力中消除后，受力物体依然能够保持较长时间的平衡状态。
实验布置需要一根橡皮筋，一条绳子和一个绳架。
首先，将橡皮筋拉紧，把一端绑在绳架上，两端分别固定在绳架的上端和下端，中间悬挂绳子和重物。
等重物的加速度达到零的时候，橡皮筋受到的恒定拉力和摩擦力做成的同向但大小不同的力在做对抗，而当做力相等之时，重物便能够保持稳定的位置不变，从而证明了牛顿第二定律。
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。
牛顿第二定律实验的步骤和注意事项
牛顿第二定律实验的步骤和注意事项牛顿第二定律是经典力学的基本定律之一，它描述了力与物体加速度之间的关系。
在进行实验时，我们可以通过测量物体受力和加速度的变化来验证牛顿第二定律。
以下是牛顿第二定律实验的步骤和注意事项。
实验步骤：1. 准备实验器材：实验所需的器材包括一个光滑的水平面、一个滑轮、一根绳子、一块小物体和一组测量工具，如测力计和计时器。
2. 搭建实验装置：将滑轮固定在光滑水平面的一端，将绳子穿过滑轮，并将一端绑在小物体上，另一端连接到测力计上。
3. 测量初始条件：在开始实验之前，记录下小物体的质量和测力计的示数，这将作为实验的初始条件。
4. 施加力：用手轻轻拉动小物体，使其沿水平面加速运动，同时记录下测力计的示数和运动的时间。
5. 多组实验：重复步骤4，以获得一系列不同的施加力和对应的测力计示数和运动时间。
6. 数据处理：根据测力计示数和小物体的质量计算所施加的力，并根据所测得的运动时间计算出小物体的加速度。
7. 绘制图表：将施加力和小物体的加速度绘制成图表，以观察它们之间的关系。
8. 分析结果：根据实验数据和图表，判断是否符合牛顿第二定律的预期结果，即力与加速度成正比的关系。
注意事项：1. 实验环境：实验室应保持安静和整洁，远离干扰源，以确保实验结果的准确性。
2. 保持精度：使用精密的测量工具，并确保它们都在准确的校准状态下，以保证实验结果的精度。
3. 控制变量：为了得到可靠的实验结果，需要尽量控制其他可能影响物体加速度的因素，如摩擦力和空气阻力。
使用光滑的水平面和尽量减小空气阻力可以帮助实现此目的。
4. 多次重复：重复实验多次，以获取更多的数据并减小实验误差。
5. 安全注意：在进行实验时，要注意操作的安全性。
避免施加过大的力导致器材断裂或其他安全事故的发生。
通过遵循上述步骤和注意事项，我们可以进行牛顿第二定律实验并获得准确可靠的实验结果。
实验过程中的数据和观察可以帮助我们理解力学原理，并验证牛顿第二定律的有效性。
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2014高考物理实验专项训练（验证牛顿第二定律）
1.用如图（甲）所示的实验装置来年验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力.
（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止。
请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？
答：.
（2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a—F图线是下图中的（将选项代号的字母填在横线上）.
（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz. 下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a= . 根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）.
2.如图(a)所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在
斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连.开始时，
小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离.
启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，
重物落地后，小车会继续向上运动一段距离.打点计时器使用的交流电频率为
50Hz. 图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如图箭头所示.
(1)根据所提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为m/s2（计算结果保留两位有效数字）.
(2) 打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸
2.72 2.82 2.92 2.98 2.82 2.62 2.08 1.90 1.73 1.48 1.32 1.12
单位：cm
a b c
图3－14－7 (b)
D1D2 D3 D4D5 D6 D7
带中的
.
(3) 如果重力加速度取2
m/s 10，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 .
答案：（1）5.0m/s 2（2）物体在D 4D 5区间的速度可能最大；（3）设重物的质量为m ，小车的质量为M ，1:1:=M m
3.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如
图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，
其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连
接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量
砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点.
（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a= (保留三位有效数字).
(2)回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 .（填入所选物理量前的字母）
A.木板的长度l
B.木板的质量m 1
C.滑块的质量m 2
D.托盘和砝码的总质量m 3
E.滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 .
（3）滑块与木板间的动摩擦因数μ＝ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，
测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小” ）.写出支持你的看法的一个论据： .
4.现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如图）、木块、计时器一个、米尺．
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：
①让木块从斜面上方一固定点D 从静止开始下滑到 斜面底端A 处，记下所用的时间t ．
②用米尺测量D 与A 之间的距离s ，则木块的加速度a ＝_____ ．
③用米尺测量长木板顶端B 相对于水平桌面CA 的高度h 和长木板的总长度l ．设木块所受重力为mg ，木块与木
板之间的动摩擦因数为μ，则木块所受的合外力F ＝_____ ．
④根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式μ＝_____________________ ，代入测量值计算求出μ的值． ⑤改变___________________________________，重复上述测量和计算．
⑥求出μ的平均值．
（2）在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器，为了减少实验误差，某同学提出了以下的方案：
A ．选用总长度l 较长的木板．
B ．选用质量较大的木块．
C ．使木块从斜面开始下滑的起点
D 离斜面底端更远一些．
D ．使长木板的倾角尽可能大一点．
其中合理的意见是_____ ．（填写代号）
答案：（1）②22t s ．③)(22h l h l mg --μ．④222222h l gt sl h l h ---．⑤长木板的倾角（或长木板顶端距
水平桌面的高度）．
（2）AC [板L 较长，测量的相对误差较小，下滑的时间长，测量的相对误差也较小]
6．为了探究加速度与力的关系，使用如图实－4－9所示的气垫导轨装置进行实验．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G1、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s ，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：
图实－4－9
(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 ．m1＝5 g
B ．m2＝15 g
C ．m3＝40 g
D ．m4＝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Δt 1、Δt 2、D 、s 表示)．
7．如图实－4－10所示为“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．
图实－4－10
(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，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a －F 关系图线(如图实－4－11所示)．①分析此图线的OA 段可得出的实验结论是________________________
②(单选题)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
35．如图实－4－12所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为
M.
图实－4－12
(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．
①a－F图象斜率的物理意义是_________________________________________．
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？
答：________.(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？
答：________(填“是”或“否”)；
理由是______________________________________________________．
8.（１）将打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示是打出的纸带的一段．当电源频率为50 Hz时，每隔0.1 s取一个计数点，它们是图中a、b、c、d、e、f等点，这段时间内加速度的平均值是____________(取两位有效数字)．若电源频率高于50Hz，但计算仍按50Hz计算，其加速度数值将____________ (填“偏大”、‘‘偏小’’或“相同”)．
（２）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，除需要测出小车的质量m外，还需要测量的物理量是_____________________________________________，用测得的量及加速度a表示的阻力的计算式为f=__________________________．
答案：(1)0.8m/s2 (0.8~0.82范围均正确) 偏小
(2) 斜面的高h与斜面的长L（或斜面的倾角θ）
h
mg ma
L。