惯性质量与引力质量
牛顿第一、第二、第三定律的实验验证
实验目的：验证牛顿第三定律
实验原理：磁悬浮列车通过电磁力实现悬浮和推进
实验设备：磁悬浮列车、轨道、电源、测量仪器
实验过程：启动磁悬浮列车，观察其悬浮和推进情况，记录相关数据
实验结果：磁悬浮列车能够稳定悬浮和推进，验证了牛顿第三定律
声波干涉实验
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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牛顿三大定律的实验验证
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目录
牛顿第一定律的实验验证
牛顿第二定律的实验验证
牛顿第三定律的实验验证
牛顿第一定律的实验验证
01
伽利略的斜面实验
实验目的：验证物体在没有外力作用下的运动规律
实验方法：让物体从斜面上滑下，观察其运动情况
加速计实验
实验过程：将滑块放在轨道上，记录滑块在不同加速度下的位移和时间
实验目的：验证牛顿第二定律
实验设备：加速计、滑块、轨道、计时器等
实验结果：滑块的位移与时间平方成正比，验证了牛顿第二定律
原子核裂变实验
实验设备：原子核裂变反应堆、测量仪器等
实验目的：验证牛顿第二定律
实验原理：利用原子核裂变产生的能量来推动物体
实验过程：将原子核裂变产生的能量转化为机械能，推动物体运动
实验结果：验证了牛顿第二定律的正确性
牛顿第三定律的实验验证
03
火箭反冲实验
实验目的：验证牛顿第三定律
实验原理：火箭通过喷射气体产生反冲力
实验设备：火箭、气体喷射器、测力计
实验过程：火箭喷射气体，测力计测量反冲力
实验结果：火箭受到的反冲力与喷射气体产生的推力相等，验证了牛顿第三定律
大学物理实验思考题汇总(1)
金属线胀系数的测定1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数？测定固体的线性膨胀系数时，温度会逐渐上升，并超越你设定的温度值，再继续等待，温度会降低，直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格，再读数，能减小系统误差。
2.隔热棒的作用是什么？与被测物接触的一端为什么是尖的？隔热和力的传递作用,做成尖的，接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。
隔热和力的传递作用。
一端是尖的，是减少样品与测量设备(千分尺)的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线？只有受力在同一直线，千分表才能测出样品的真实伸长量，否则只是伸长量的分量。
4.两根材料相同，粗细、长度不同的金属棒，在同样的温度变化范围内，他们的线膨胀系数是否相同？线膨胀系数是材料的属性，只要是同一材料就一样。
落球法液体粘滞系数测量1.斯托克斯公式的应用条件是什么?本实验是怎样去满足这些条件的?又如何进行修正的?无限宽广的液体，无涡流，液体静止，小球刚性，表面光滑，恒温条件，无初速度下落，匀速过程满足该公式；本实验采用刚性小球，使小球的半径远小于液面，体积可忽略不计，放入小球时尽量轻来满足公式适用条件；修正：d/2R。
前乘修正系数2.4；d/2h前乘修正系数3.3.2.在特定的液体中，如果钢珠直径增大一些，测量结果如何变化?如果钢珠从高处掷下，测量结果如何变化?钢珠直径增大，测量结果变大，钢珠从高处掷下，测量结果变小。
3.讨论本实验造成不确定度增大的主要因素是什么，如何改进?小球受容器体积限制，使小球尽可能在中央下落；小球有初速度，释放小球尽量轻。
杨氏模量的测定1.本实验中必须满足哪些实验条件?金属丝必须材质和尺寸均均匀；韧性要好,能够承重一定规格的钩码；金属丝长度要足够,一般要求两米左右。
2.为什么要使钢丝处于伸直状态?因为拉直后才能保证加力后正确测出钢丝伸长量。
3.如何判断在整个加减砝码过程中钢丝是弹性形变?在增砝码过程和减砝码过程中，相同质量砝码的情况，前后两次测得金属丝的长度没有很大差别，说明金属丝进行的是弹性形变。
物理学中十大著名的思想实验
物理学中十大著名的思想实验在物理学中，有一类特殊的实验：它们不需要购置昂贵的仪器，不需要大量的人力物力，需要的只是有逻辑的大脑;而这种实验却可以挑战前人的结论，建立新的理论，甚至引发人们对世界认识的重新思考。
这种实验就是传说中的思想实验。
历史上的许多伟大物理学家，都曾设计过发人深思的思想实验，伽利略、牛顿、爱因斯坦便是其中的代表，这些思想实验不仅对物理学的发展有着不可磨灭的作用，更是颠覆了人们对世界对宇宙的认识。
这篇文章将从易到难地介绍一下物理学历史上的几个著名思想实验。
1.惯性原理自从亚里士多德时代以来，人们一直以为力是运动的原因，没有力的作用物体的运动都会静止。
直到伽利略提出了下面这一个家喻户晓的思想实验，人们才知道了惯性原理——一个不受任何外力(或者合外力为0)的物体将保持静止或匀速直线运动。
#实验#设想一个一个竖直放置的V字形光滑导轨，一个小球可以在上面无摩擦的滚动。
让小球从左端往下滚动，小球将滚到右边的同样高度。
如果降低右侧导轨的斜率，小球仍然将滚动到同样高度，此时小球在水平方向上将滚得更远。
斜率越小，则小球为了滚到相同高度就必须滚得越远。
此时再设想右侧导轨斜率不断降低以至于降为水平，则根据前面的经验，如果无摩擦力阻碍，小球将会一直滚动下去，保持匀速直线运动。
在任何实际的实验当中，因为摩擦力总是无法忽略，所以任何真实的实验都无法严格地证明惯性原理，这也正是古人没有得出惯性原理的原因。
然而思想实验就可以做到，仅仅通过日常经验的延伸就可以让任何一个理性的人相信惯性原理的正确性，这一最简单的思想实验足以体现出思想实验的锋芒!2.两个小球同时落地仍是受亚里士多德的影响，伽利略之前的人们以为越重的物体下落越快，而越轻的物体下落越慢。
伽利略在比萨斜塔上的著名实验人尽皆知，可是很多人不知道的是，其实在这之前伽利略已经通过一个思想实验证明了两个小球必须同时落地：#实验#如果亚里士多德的论断是对的话，那么不妨设想把一个重球和一个轻球绑在一起下落。
对惯性的认识
对惯性的认识摘要：惯性是物理学中最基本的概念之一，物理学习中最早遇到的概念之一。
这一极为普遍的概念曾经人们的思考和剖析，促进物理学的发展，其中包含着的深刻的物理思想和丰富的物理学研究方法的教益。
关键词：惯性力运动一、惯性概念的肇启和牛顿综合惯性是指物体在不受外力作用时保持匀速直线运动或精止状态的属性，对于这一点的认识，人类经历了漫长的岁月。
惯性运用于生活、生产也经历了漫长的过程。
惯性的概念，经历了几个科学家的发展。
在人类思想史上，两千年前的古希腊哲学家亚里士多德认为，物体分为自然运动和强制运动:他认为:一是自然运动不涉及拽力问题，只有强制运动才存在力的问题，二是力是物体运动的原因。
从今天来看是不正确。
它束缚了人类近两千多年。
开普勒在他1609年发表的著作《新天文学》和1619年发表的著作《宇宙谐和论》中写道；“天体有留在天空中任何地方的性质，除非它被拖曳着。
”“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性。
”“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。
”这大概是关于物体惯性的最早陈述。
然而受到亚里士多德思想的束缚，不可能思考运动物体是否具有惯性的问题。
伽利略开创了实验和理性思维相结合的近代物理研究方法，并用于研究物体的运动。
伽利略假设：沿斜面AB落下的物体，以B点得到的速度沿另一斜面BC 向上运动，则物体不受BC倾斜的影响仍将达到与A点相同的高度，只是需要的时间不同；当第二个斜面变成既不上升，亦不下降的水平面时，物体将一直以已获得的速度永远向前运动。
伽利略的思想无疑地比他的前辈前进了一大步，他认识到不受其他物体的作用，物体可以永恒地运动，这已经很接近惯性定律。
但受亚里士多德的影响，还不能说伽略发现了惯性定律。
最早清楚表述惯性定律并把它作为原理加以确定的是笛卡儿。
惯性秤测物体的惯性质量
惯性秤测物体的惯性质量一．实验目的1. 掌握用惯性秤测定物体惯性质量的原理和方法。
2. 了解仪器的定标和使用。
3. 研究物体的惯性质量与引力质量之间的关系。
二．实验原理惯性质量和引力质量是两个不同的物理概念。
万有引力方程中的质量称为引力质量，它是一物体与其它物体相互吸引性质的量度，用天平称衡的物体就是物体的引力质量；牛顿第二定律的质量称为惯性质量，它是物体的惯性度量，用惯性秤称衡的物体质量就是物体的惯性质量。
当惯性秤沿水平固定后，将秤台沿水平方向推开约1cm ，手松开后，秤台及其上面的负载将左右振动。
它们虽同时受重力及秤臂的弹性恢复力的作用，但重力垂直于运动方向，对物体运动的加速度无关，而决定物体加速度的只有秤臂的弹性恢复力。
在秤台上负载不大且秤台的位移较小的情况下，实验证明可以近似地认为弹性恢复力和秤台的位移成比例，即秤台是在水平方向作简谐振动。
设弹性恢复力kx F -=（k 为秤臂的弹性系数，x 为秤台质心偏离平衡位置的距离）。
根据牛顿第二定律，可得kx dtxd m m i -=+220 （1）式中0m 为秤台惯性质量，i m 为待测物惯性质量。
用)(0i m m +除上式两侧，得出x m m kdt x d i +-=022 （2）此微分方程的解为t A x ωcos =（设初相位为零），式中A 为振幅，ω为圆频率，将其代入（2），可得im m k+=02ω.因为 Tπω2=， 所以 k m m T i +=02π. （3）设惯性秤空载周期为0T ，加负载1m 周期为1T ，加负载2m 周期为2T ，从式（3）可得0204m k T π=， )(410221m m kT +=π，)(420222m m kT +=π （4）从上式中消去0m 和k ，得2120222021m m T T T T =-- （5）此式表示，当1m 已知时,则在测得0T 、1T 和2T 之后，便可求出2m 。
实际上不必用上式去计算，可以用图解法从i m T -图线上求出未知的惯性质量。
万有引力定律
2.万有引力定律
m1m 2 F G r2
任何两物体间均存在
相互吸引力. 若物体可视作 质点，则二质点的相互引 力F 沿二质点的连线作用.
——万有引力定律
m1 F12
这一常量对所有行星均相同(严格说应略有差异)仅与
太阳性质有关,称开普勒常数.
第一定律可由求轨道方程直接证明； 第二定律则是角动量守恒的直接结果；
第三定律可由轨道方程和角动量定理得到证明. 开普勒定律所描述的运动是相对于日心—恒星参考系的.
建立极坐标系
太阳质量记为M，待考察的行星质量记为m， 某时刻 M至 m的径矢 r和 m的速度 v。 在径矢 r和速度 v确定的平面上， 建立以 M为原点的极坐标系。
代入上式得
m1引 m2引 Gm地 2 m1惯 m2惯 R g
m引 m惯
选适当G值可使
m引 m惯
即惯性质量与引力质量等价. 关键是同一地点各种物体的重力加速度是否相等？ 牛顿单摆实验
Δm m惯 m引 10 3 m惯 m惯
更精确的实验证明是厄缶实验及以后的改进实验.
牛顿引力定律不能解释水星轨道的旋进，需用广
义相对论解释之. 万有引力是超距作用，还 是通过引力场作用? 电磁场
近日点
是以光子为媒介. 引力场呢？
是以引力子为媒介？引力子 为何物？尚在探索.
太阳
水星
由于旋进，火星 绕日轨道不再封闭
牛顿万有引力定律适用于——弱场低速.
数学式
Rg 2Gm / c 2
各大行星轨道偏心率
水星 火星 天王星 0.206 0.098 0.051 金星 木星 海王星 0.007 0.048 0.007 地球 土星 冥王星 0.017 0.055 0.252
质量的概念
质量的概念
质量，属于物理学的一个概念，反映的是一种物理属性，具体内涵是物质的惯性大小的量度，因此它属于正的标量。
从质量的专业分类来看，可以分为惯性质量和引力质量。
我们生活的世界里，每个物品都有质量，在国际单位制系列中，质量的基本单位是千克（英文写法为kg），在万有引力作用下，自然界中的任何物质都有质量，既有惯性质量又有引力质量。
从理论发展进程来看，牛顿把质量说成是物质的数量，即物质多少的量度。
其实在牛顿前面，已经有科学家对质量进行了研究，最早提出质量概念的是弗兰西斯·培根，他在1620年的专著《新工具》中已经对质量和作用进行了深入探讨，然后惠更斯在1673年讨论向心力时指出，认为当两质点以等速沿等圆运动时，其向心力与质点的重量或“坚实量”成正比，这里的坚实量就是质量。
《牛顿第二定律》 知识清单
《牛顿第二定律》知识清单一、牛顿第二定律的内容物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟作用力的方向相同。
这一规律通常表述为：F ＝ ma ，其中 F 表示物体所受的合力，m 表示物体的质量，a 表示物体的加速度。
二、对牛顿第二定律的理解1、因果性力是产生加速度的原因，加速度是力作用的结果。
有了力，才有加速度，不是有了加速度才有力。
2、矢量性加速度与合力的方向始终相同。
如果合力的方向发生变化，加速度的方向也会随之变化。
3、瞬时性加速度与合力是瞬时对应的关系。
某一时刻合力发生变化，加速度立即随之变化。
4、独立性作用在物体上的每一个力都各自产生一个加速度，物体的实际加速度是各个力产生的加速度的矢量和。
5、同体性F、m、a 都是针对同一物体而言的。
三、牛顿第二定律的表达式1、 F ＝ ma 是牛顿第二定律最常见的表达式。
2、当物体受到多个力的作用时，可以将合力表示为各个分力的矢量和，即 F 合＝ ma 。
四、牛顿第二定律的应用1、已知受力情况求运动情况如果已知物体的受力情况，可以根据牛顿第二定律求出物体的加速度，再结合运动学公式求出物体的速度、位移等运动学量。
例如，一个质量为 m 的物体，受到水平向右的拉力 F ，摩擦力为 f ，已知拉力 F 大于摩擦力 f ，则合力为 F f 。
根据牛顿第二定律，加速度a ＝（F f) ／ m 。
如果已知物体的初速度 v₀，就可以利用运动学公式 v ＝ v₀＋ at ，x ＝ v₀t ＋ 1/2 at²等求出物体在一段时间后的速度和位移。
2、已知运动情况求受力情况如果已知物体的运动情况，比如速度、位移随时间的变化关系，可以通过运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求出物体所受的合力。
比如，一个物体做匀加速直线运动，已知加速度 a 、质量 m 和初速度 v₀，可以先根据运动学公式求出合力 F ＝ ma ，然后分析物体的受力情况，找出产生这个合力的各个力。