验证牛顿第二定律实验
牛顿第二定律实验操作指南
牛顿第二定律实验操作指南1.实验目的通过实验验证牛顿第二定律，即力等于质量乘以加速度（F=ma），帮助学生理解物体在受力作用下的运动规律。
2.实验原理牛顿第二定律表达式为F=ma，其中F表示作用在物体上的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
在实验过程中，通过改变作用在物体上的合力，观察物体的加速度变化，验证牛顿第二定律。
3.实验器材与步骤3.1实验器材小车、滑轮组、钩码、细绳、计时器、刻度尺、木板（带摩擦系数）、电子秤。
3.2实验步骤步骤1：组装实验器材将滑轮组固定在小车上，用细绳连接滑轮组和钩码，使钩码能够通过细绳拉动小车。
将小车放在水平木板上，用电子秤测量小车的质量，记录在实验表格中。
步骤2：测量加速度将计时器设置为开始计时，拉起钩码，使小车从静止开始运动，记录小车在不同拉力下的加速度。
每次实验结束后，用刻度尺测量小车运动的距离，计算出加速度，并记录在实验表格中。
步骤3：改变拉力通过增加或减少钩码的质量，改变作用在小车上的拉力。
重复步骤2，记录不同拉力下的加速度，直至实验数据稳定。
步骤4：分析实验数据将实验数据整理成图表，观察加速度与拉力之间的关系。
验证牛顿第二定律的正确性。
4.实验注意事项4.1确保实验过程中小车在水平木板上运动，以减小摩擦力对实验结果的影响。
4.2拉起钩码时，要保证拉力的平稳，避免突然释放导致小车加速度过大。
4.3实验过程中，要密切关注小车的运动情况，防止实验器材损坏或安全事故发生。
4.4测量加速度时，要准确记录小车运动的距离和时间，确保实验数据的准确性。
5.实验结果与讨论通过实验数据的分析，我们可以发现，当作用在小车上的拉力增大时，小车的加速度也相应增大；当作用在小车上的拉力减小时，小车的加速度也相应减小。
这充分验证了牛顿第二定律的正确性。
我们还观察到，在实验过程中，小车的质量对加速度有一定的影响。
当小车的质量增大时，相同的拉力作用下，小车的加速度减小；当小车的质量减小时，相同的拉力作用下，小车的加速度增大。
牛顿第二定律的实验
牛顿第二定律的实验引言：牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一，它表明物体的加速度与作用于物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
为了验证牛顿第二定律，科学家们进行了许多实验。
本文将介绍其中几个经典的牛顿第二定律实验，并解释实验结果与定律之间的关系。
实验一：斜面实验在斜面实验中，我们将一块小木块放在一个倾斜的平面上。
通过测量木块下滑的加速度和斜面的倾角，可以验证牛顿第二定律。
实验装置：- 斜面：具有一定倾角的平面。
- 小木块：质量为m的物体。
- 测量工具：包括测量斜面倾角的仪器和测量小木块加速度的装置。
实验步骤：1. 调整斜面的倾角，确保斜面保持稳定。
2. 将小木块放在斜面的顶端，并松开。
3. 记录木块下滑的时间t。
4. 根据木块的下滑距离和时间，计算出木块的加速度a。
实验结果：根据实验数据的分析，我们可以得到木块的加速度与斜面倾角成正比。
这与牛顿第二定律的预测相符，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。
实验二：弹簧实验在弹簧实验中，我们将一块质量为m的物体挂在弹簧上，并通过测量弹簧的伸长量和物体的加速度来验证牛顿第二定律。
实验装置：- 弹簧：具有一定的弹性系数。
- 物体：质量为m的物体。
- 测量工具：包括测量弹簧伸长量和物体加速度的装置。
实验步骤：1. 将物体挂在弹簧上，使其达到平衡位置。
2. 施加一个水平方向的力F，使物体开始运动。
3. 记录物体的加速度a和弹簧的伸长量x。
4. 根据弹簧的弹性系数k和伸长量x，计算出物体所受的力F。
实验结果：实验数据的分析显示，物体的加速度与所受的力成正比。
这与牛顿第二定律的预测一致，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。
实验三：自由落体实验在自由落体实验中，我们通过测量物体自由下落的加速度来验证牛顿第二定律。
实验装置：- 物体：质量为m的物体。
- 测量工具：包括计时器和测量下落距离的装置。
实验步骤：1. 将物体从一定高度h自由下落。
2. 记录物体下落的时间t。
牛顿第二定律的验证
牛顿第二定律的验证【实验目的】1. 熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的调整方法。
2. 熟悉用光电测量系统测量短时间的方法。
3. 验证牛顿第二定律。
【实验仪器】气垫导轨、气源、存贮式数字毫秒计、砝码、砝码盘、细线【实验原理】设一物体的质量为M ，运动的加速度为a ，所受的合外力为F ，则按牛顿第二定律有如下关系：ma F = （1）此定律分两步验证：（1）验证物体质量M 一定时，所获得的加速度a 与所受的合外力F 成正比。
（2）验证物体所受合外力F 一定时，物体运动的质量M 与加速度a 成反比。
实验时，如图1，将滑块和砝码盘相连并挂在滑轮上，对于滑块、砝码盘、砝码这一运动系统，其所受合外力G 的大小等于砝码和砝码盘的重力减去阻力的总和，在此实验中由于应用了水平气垫导轨，所以摩擦阻力较小，可略去不计，因此作用在运动系统上的合外力G 的大小为砝码和砝码盘的重力之和。
图1 验证牛顿第二定律系统因此按牛顿第二定律：a m n n m m Ma g m n m G ])([)(22110220+++==+= （2）其中砝码盘的质量为m 0，加在砝码盘中砝码的质量为n 2m 2（每个砝码的质量为m 2，共加了n 2个），滑块的质量为m 1，加在滑块上砝码的质量为n 1m 2（共加了n 1个）。
则运动系统的总质量M 为上述各部分质量之和。
从(2)式看，由于各部分质量均可精确测量，因此只需精确测量出加速度a 即可验证牛顿第二定律。
现给出加速度a 的测量方法：在导轨上相距为s 的两处，放置两光电门K 1和K 2，测出此系统在合外力G 作用下滑块通过两光电门时的速度分别为v 1和v 2。
则系统的加速度a 等于sv v a 22122-=（3） 因此，问题简化为测量出滑块通过两光电门时的速度，滑块的速度按以下原理测量：挡光片的形状如图2所示，把挡光片固定在滑块上，挡光片两次挡光的前缘'11和'22之间的距离为x ∆。
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。
验证牛顿第二定律实验(经典实用)
验证牛顿第二定律实验（经典实用）牛顿第二定律是物理学中最基本的定律之一，它描述了力、质量和加速度之间的关系。
根据牛顿第二定律，当一个物体受到某个力时，它将产生一个与该力成正比的加速度。
为了验证这个定律，我们进行了以下实验。
材料和设备：1. 测力计2. 密度计3. 弹簧锁定器4. 钩子5. 不同质量的球（如网球、篮球等）6. 直尺7. 计时器实验步骤：1. 将测力计连接到弹簧锁定器上，并挂在墙上。
确保测力计在水平位置上。
2. 将一个球放在钩子上，用密度计测量球的质量，记录下来。
3. 将钩子连接到测力计上，并使球悬挂在测力计下部。
4. 确保测力计和球都处于静止状态，开始记录时间。
5. 用手推动球，使其产生运动，同时用计时器记录球的运动时间。
6. 通过观察测力计的读数，记录下球运动时受到的力。
7. 重复以上步骤，使用不同质量的球进行实验。
8. 将记录的数据绘制成图表，将加速度与受力之间的关系进行对比。
实验结果：根据实验数据，我们得出以下结论：1. 受力和球质量之间具有线性关系，即受力越大，球的加速度越大。
这符合牛顿第二定律的描述。
2. 每种球的加速度都不相同，这是由于不同球的质量不同，受到的力也不同。
3. 当球的质量增加时，受到的力也相应增加，但加速度的增长速度较慢。
这与牛顿第二定律中的质量项有关。
结论：实验结果证实了牛顿第二定律的正确性。
根据实验数据，受力和加速度具有线性关系，为F=ma。
这个定律被广泛应用于物理学、工程学和其他领域，对于理解运动的本质和设计新技术发挥重要作用。
牛顿第二定律的实验验证
牛顿第二定律的实验验证牛顿第二定律是经典力学的基本定律之一，描述了物体所受力与物体加速度之间的关系。
为了验证牛顿第二定律的有效性，科学家们进行了一系列精确而详尽的实验。
本文将介绍其中几个重要的实验，并阐述其对牛顿第二定律的验证。
实验一：自由落体实验自由落体实验是验证牛顿第二定律的经典实验之一。
实验的基本原理是，当物体在重力作用下自由下落时，其加速度恒定且与物体的质量无关。
实验中，我们可以通过测量下落物体的加速度和质量来验证牛顿第二定律。
为了进行自由落体实验，我们可以选择一个平滑的斜面，在其上方固定一个轻质滑轮。
将一轻质物体（例如小球）系于滑轮上的细线上，使其通过轻质滑轮自由下落。
通过测量小球下落的时间和下落距离，我们可以得到加速度。
然后，我们可以通过改变小球的质量（例如更换不同重量的小球）来进一步验证牛顿第二定律的成立。
实验二：拉力实验拉力实验也是验证牛顿第二定律的重要实验之一。
在这个实验中，我们通过测量施加在物体上的拉力和物体的加速度来验证牛顿第二定律。
为了进行拉力实验，我们可以通过固定一个滑轮和一根细线将物体连接在一起。
在细线的另一端，我们可以施加一个恒定的拉力。
通过测量物体的加速度，并记录施加在物体上的拉力和物体的质量，我们可以得到拉力与加速度之间的关系。
实验结果将表明，牛顿第二定律在这种情况下成立。
实验三：弹簧实验弹簧实验也是验证牛顿第二定律的一种常见实验方法。
在这个实验中，我们通过测量受力物体的位移和加速度，以及弹簧的劲度系数来验证牛顿第二定律。
为了进行弹簧实验，我们可以利用一根弹簧，并将其固定在水平支架上。
通过将物体连接在弹簧的一端，并对物体施加一个恒定的力，我们可以观察到物体受力后的反弹位移，进而测量物体的加速度。
通过记录施加的力、物体的质量和位移，我们可以计算得到弹簧的劲度系数。
实验结果将进一步验证牛顿第二定律的有效性。
总结通过进行自由落体实验、拉力实验和弹簧实验等一系列实验，我们可以确信牛顿第二定律的真实性。
验证牛顿第二定律
实验4：验证牛顿第二定律一、实验目的1．学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．掌握灵活运用图象处理问题的方法。
二、实验原理控制变量法：在所研究的问题中，有两个以上的参量在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究其中两个量之间的变化关系的方法，这也是物理学中研究问题时经常采用的方法。
本实验中，研究的参量为F 、M 和a ，可以控制参量M 一定，研究a 与F 的关系，也可控制参量F 一定，研究a 与M 的关系。
三、实验器材电磁打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、低压交流电源、天平、砝码、刻度尺、导线。
四、实验步骤1．用天平测量小盘的质量m 和小车的质量M 。
2．把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。
3．平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动。
这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡。
在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小。
4．把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。
5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次。
6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。
7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6。
五、实验数据的处理方法——图象法、化曲为直的方法1．探究加速度与力的关系以加速度a 为纵坐标，以F 为横坐标，根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a 与F 是否成正比。
2．探究加速度与质量的关系以a 为纵坐标、M 为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线。
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。
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实验：验证牛顿第二定律
一、实验原理
1．如图所示装置，保持小车质量M 不变，改变小桶内砂的质量m ，从而改变细线对小车的牵引力F （当．．m ．<<．．M ．时，．．F=mg ．．．．近似成立）．．．．．，用打点计时器测出小车的对应加速度a ,由多组a 、F 数据作出加速度和力的关系a — F 图线，验证加速度是否与外力成正比。
2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码, 改变小车的质量M ，测出小车的对应加速度a , 由多组a 、M 数据作出加速度和质量倒数的关系m
a 1
-图线, 验证加速度是否与质量成反比。
▲平衡摩擦力．．．．．的原理：（在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，使长木板倾斜，便用重力的分力来平衡摩擦力。
） 对小车受力分析，小车受到G 、N 和摩擦力f 三力作用，处于平衡状态时，
f
G x =，y G N
=。
故当木板倾斜一定角度时，可以用重力的分力x G 来平衡摩擦
力。
故验证牛二时，小车受到的拉力F 即为小车的合力。
二、实验器材
小车，砝码，小桶，砂, 细线，附有定滑轮的长木板,垫块，电火花打点计时器，220V 交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平及砝码，米尺。
三、实验步骤
1．用调整好的天平测出小车和小桶的质量M 和m ，把数据记录下来。
2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3．平衡摩擦力．．．．．：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至轻轻推一推小车，小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。
4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。
把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。
5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。
6．用逐差法．．．
算出每条纸带对应的加速度的值。
7．用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示作用力F ，即砂和桶的总重力(m+m')g ，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。
若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数
M M '
+1
,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线,就
证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。
四、注意事项
1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10，为什么？ 设，小车和砝码总质量为M ，而M 和m 连接在一起运动， 有相同的加速度为a ，求绳子对小车的拉力F 。
解：对M 和m 组成的整体受力分析（只分析外力）如图1，则mg
=合
F ，
由牛二得：m )a
(M +=合
F ，即m
mg
m M F a +=
+=
M 合
对小车受力分析(忽略摩擦力)如图2，则F =合F
由牛二得：m
Mmg
F +=
==M Ma F 合
1
图m
M
2
图G
N
f
x
y Gx
Gy
故，当m M
>>时，M m M ≈+，拉力mg M ≈+
=
m
Mmg
F 。
为使拉力近似为砂和小桶总重力，要满足m M >>。
一般要
使小车和砝码总质量M 要比砂和小桶总质量m 大10倍以上，即m M 10>。
2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。
用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡
3作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去 五、例题
1、在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图乙所示：一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m 。
木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动.图甲给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S 1、S
2、S
3、S
4、S
5、S 6，打点计时器所用交流电周期为T 0. 根据给以上数据求： （1）木块的加速度a = . （2）细线对木块的拉力T = .
（3）为了减少误差,你认为应采取什么措施?
答案： （1）20321654
9T )
S S S (S S S a ++-++=）（ （2）
20
3316549T )
S S S ()S S S (m
mg ma mg T ++-++-=-=
（3）木块的质量应远大于重物的质量；实验前将木板右端稍垫高，直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑。
2、在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置，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，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出：
（1）当M 与m 的大小关系满足 时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。
（2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究做加速度与质量的关系,以下做法错误的是：( ) A ．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C ．实验时，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 以及小车质量M ，直接用公式 a ＝mg /M 求出。
（3）在保持小车及车中的砝码质量质量M 一定，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，二位同学得到的
a ―F 关系分别如下图C 、D 所示(a 是小车的加速度.F 是细线作用于小车的拉力)。
其原因分别是：C 图：
D 图：
答案：（1）m<<M （2）ACD （3）C 图：平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了D 图：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小
纸带
m
打点计数器
M
F
a 0
F
a。