牛顿第二定律实验
实验04 验证牛顿第二定律(解析版)
实验四 验证牛顿第二定律（解析版）1.实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。
(2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。
(3)作出a-F 图象和a-图象,确定其关系。
1m 2.实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。
3.实验步骤 (1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m',小车的质量m 。
(2)安装:按照如图所示的装置把实验器材安装好,但是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(不给小车牵引力)。
(3)平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。
(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点结束后先断开电源,再取下纸带。
②保持小车的质量m 不变,改变小盘和砝码的质量m',重复步骤①。
③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a 。
④描点作图,以m'g 作为拉力F ,作出a-F 图象。
⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m ,重复步骤①和③,作出a-图象。
1m4.数据分析 (1)利用Δx=aT 2及逐差法求a 。
(2)以a 为纵坐标,F 为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a 与F 成正比。
(3)以a 为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a 与m 成反比。
1m 5.注意事项 (1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。
在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。
(2)不重复平衡摩擦力。
(3)实验条件:m ≫m'。
(4)“一先一后一按”:改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。
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。
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。
牛顿第二定律实验知识点总结
牛顿第二定律实验知识点总结牛顿第二定律是经典力学中的重要定律，也被称为力学定律或运动定律。
它描述了物体受力后的加速度与施加在物体上的力的关系。
牛顿第二定律的实验可以通过对物体施加不同大小的力，然后测量物体的加速度来验证。
在进行牛顿第二定律实验时，首先需要选择一个物体作为研究对象。
这个物体可以是一个小球、一个木块或者一个滑轮等等。
然后，我们需要准备一些实验器材，如弹簧测力计、滑轮组、各种不同质量的物体等。
在具体的实验中，我们首先需要测量物体的质量。
然后，我们可以利用弹簧测力计来测量物体所受的力。
通过改变施加在物体上的力的大小，我们可以记录下物体所受的力和相应的加速度。
在记录数据时，我们需要注意保持其他因素不变，例如摩擦力或空气阻力等。
通过实验数据的分析，我们可以发现物体的加速度与施加在物体上的力呈正比。
换句话说，当施加在物体上的力增大时，物体的加速度也会增大，反之亦然。
这就是牛顿第二定律的基本内容。
牛顿第二定律实验的结果验证了牛顿第二定律的正确性，并且为我们提供了一种衡量物体加速度的方法。
实验中的数据分析和结果可以用来解释和预测物体的运动状态，对于物理学的研究和应用具有重要意义。
牛顿第二定律的实验不仅帮助我们理解物体的运动规律，还可以应用于工程设计和技术开发中。
例如，在设计汽车的制动系统时，我们可以根据牛顿第二定律来确定制动力的大小，以确保车辆能够减速或停下来。
此外，牛顿第二定律还可以用于计算机模拟和飞行器设计等领域。
牛顿第二定律实验是学习和理解牛顿力学中重要定律的一种有效方法。
通过实验，我们可以验证牛顿第二定律的正确性，并利用实验结果来解释和预测物体的运动行为。
牛顿第二定律的实验不仅有助于我们理解自然界中的力学现象，还可以应用于工程和技术领域，为科学研究和实际应用提供有力支持。
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。
高中物理牛顿第二定律实验
在实验过程中：要确 保小车在轨道上做直 线运动，避免出现侧 滑或者转弯的情况
实验注意事项
在改变小车的受力或 者质量时：要保证其 稳定性，避免对实验
结果产生影响
注意安全问题：避免 在实验过程中受伤或
者损坏实验器材
x
x
x
xபைடு நூலகம்
x
确保力传感器和加速 度传感器的精度和稳 定性：以获得准确的
实验数据
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感谢您的观看
重要的意义
结论与讨论
在未来的研究中，我们可以 进一步探索牛顿第二定律的 适用范围和局限性。例如， 在极端情况下(如接近光速的 速度或者高重力环境)，这个 定律是否仍然适用？此外， 我们也可以研究其他物理量 (如能量、动量等)与力、质 量和加速度之间的关系。这 些研究将有助于我们更深入 地理解物理学中的基本原理
对实验数据进行准确 的记录和分析：避免 出现误差或者错误
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实验结果与分析
实验结果与分析
通过实验，我们可以得出以下结论：当小车的受力或者质量发生变化时， 其加速度也会发生变化。根据牛顿第二定律，我们可以得出力、质量和加 速度之间的关系是线性的。即当力增加时，加速度也会增加；当质量增加 时，加速度会减小。这个结论符合牛顿第二定律的理论预测
为了进一步验证这个结论，我们可以对实验数据进行拟合，得出力、质量 和加速度之间的线性关系系数。如果实验数据符合这个系数，那么就说明 我们的实验结果是准确的。如果不符合这个系数，那么我们需要重新考虑 实验的误差来源，并重新进行实验
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结论与讨论
通过本实验，我们验证了牛 顿第二定律的正确性。这个 定律是物理学中非常重要的 基本原理之一，它描述了力、 质量和加速度之间的线性关 系。这个定律可以用于描述 和预测物体运动的规律，对 于理解物理学中的基本概念 和解决实际问题都具有非常
实验 验证牛顿第二定律
外力成正比”的结论，下列说法正确的是________(填选项前的字母)。
A.三组实验中只有甲同学的实验需要平衡摩擦力
B.三组实验都需要平衡摩擦力
C.三组实验中只有甲同学的实验需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M
的条件
D.三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M的条件
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实验基础梳理
解析 (1)B 点的瞬时速度为 vB＝AB4＋TBC＝（6.19＋4×6.700.0）2 ×10－2 m/s≈ 1.6 m/s，由逐差法求解小车的加速度，a＝（CD＋D4E×）（－2T（）A2B＋BC） ＝（7.21＋7.742×－（6.01.90－4）6.270）×10－2 m/s2≈3.2 m/s2。
答案 (1)控制变量法 (2)①平衡摩擦力 ②沙和沙桶的总重力 (3)B
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实验基础梳理
实验热点突破
拓展训练1 如图3所示，某学生实验小组定量探究加速度与力、质量的关系。实验 时使小车在砝码和托盘的牵引下运动。
图3 (1)实验室准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及如图所示的器材。若 要完成该实验，必需的实验器材还有________________。 (2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木 板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
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实验基础梳理
实验热点突破
拓展训练2 为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如 图4所示的实验装置，小车质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器，丙图中M 包括小车和与小车固连的滑轮)，钩码总质量用m表示。
甲
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乙
实验基础梳理
实验热点突破
丙
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物理必修1第四章牛顿运动定律班级：姓名：使用时间
第三节探究牛顿第二定律
课型：实验课制作人：审核：高一物理备课组
1．知识与技能
（1）以实验为基础，通过观察、测量、归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系．培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。
（2）认识到实验在物理学中的地位和作用。
2．过程与方法
（1）采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究；运用列表法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论（定量分析）。
（2）经历科学探究过程，认识科学探究的意义，培养学生科学探究的意识和方法。
3．情感态度与价值观
（1）体验探索牛顿第二定律过程中的艰辛与喜悦，养成科学严谨的治学态度。
（2）学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。
1、实验器材：小车，一端带有定滑轮的平板，钩码，砝码若干，细线，打点计时器，纸带，刻度尺
2、实验原理：以小车为研究对象，小车的运动可以通过研究与小车相连的纸带上的点的运动而得出；小车的拉力由绳子下面悬挂的钩码的重力来确定；采用控制变量法研究三个物理量间的数量关系。
3、加速度、质量、力三者之间的关系，采用的方法是
4．实验时为什么要平衡摩擦力？
怎样平衡摩擦力？
5．如果a-F，a-1/m图象，并不严格地位于某条直线上，或直线并非准确地通过原点，可能的原因是
6、实验中我们采取了近似处理：近似认为小车的拉力大小等于绳子下面悬挂的钩码的重力。
这要求钩码的质量远小于小车的质量。
【探究一】加速度与力的关系
（一）实验步骤：1。
用天平测量出小车的质量。
2 将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止。
3 调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。
在细线的一段连接一个钩码，小车和打
点计时器连接好纸带。
4 打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。
5 保持小车质量不变，改变钩码质量，进行第四步的相同操作，得到又一条纸带。
重复三到五次，
然后对所得纸带进行分析。
（三）．由以上数据作出a-F图象
（四）．结论：当m不变时，a与F的关系是：
（五）. 思考：怎样测量（或比较）物体的加速度？
【探究二】加速度跟质量的关系
（一）实验步骤：1。
用天平秤测量出小车的质量
2 将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止
3 调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。
在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连接好纸带。
4 打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。
5 保持钩码质量不变，在小车上放置砝码，改变小车质量，进行第四步相同操作，得到又一条纸带，重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。
（三）．由以上数据作出a-m图象和a-1/m图象
（四）．结论：当F一定时，a与m的关系是：
（五）思考：怎样提供并测量物体所受的恒力？
典型例题1在“验证牛顿第二定律”实验中，研究加速度与力的关系时得到如图所示的图像，试分析其原因．
典型例题2——利用例3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的图像为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a—F图像为下图中的直线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．
课堂达标
1、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了平衡摩擦力，需要在长木板的下面垫一木块（木块垫在没有滑轮的一端），反复移动木块的位置，直到测出小车所拖纸带上的各个相邻记数点之间的距离都________为止．这时小车在斜面上所做的是________运动，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车的________平衡．
2、图为“探究加速度与力、质量的关系”实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、
E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，各计数点间距离如图中所示，单位是cm．小车的加速度为________m／s2．
3、用如图甲所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系．实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂和桶的总重力，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数值，然后根据测得的数据作a—F图线．一学生作出如图乙所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于实验中没有进行什么步骤？（图在例1右侧）。