验证牛顿第二定律实验

1、实验原理实验原理:实验目的实验目的: 验证牛顿第二定律。验证牛顿第二定律。1如图所示装置，保持小车质量如图所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶不变，改变小桶内砂的质量内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力，从而改变细线对小车的牵引力F(当当mM时，时，F=mg近似成立近似成立)，测出小车的对应加速度，测出小车的对应加速度a,由多组由多组a、F数据作出加速度和力的关系数据作出加速度和力的关系a-F图线，图线，验证加速度是否与外力成正比。验证加速度是否与外力成正比。mM打点计时器打点计时器纸带纸带2保持小桶和砂的质量不变，保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码在小车上加减砝码, 改变小车改变

2、小车的质量的质量M，测出小车的对应加速度，测出小车的对应加速度a, 由多组由多组a、M数据数据作出加速度和质量倒数的关系作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线图线, 验证加速度验证加速度是否与质量成反比。是否与质量成反比。实验器材实验器材:小车，砝码，小桶，砂小车，砝码，小桶，砂, 细线，附有定滑轮细线，附有定滑轮的长木板的长木板,垫块，打点计时器，低压交流电源垫块，打点计时器，低压交流电源, 导线两导线两根根, 纸带纸带,托盘天平及砝码，米尺。托盘天平及砝码，米尺。实验步骤实验步骤:1用调整好的天平测出小车和小桶的质量用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和和m ，把数据记录下来。把数据记录

3、下来。2按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用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。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，直至小车在斜面上运上垫块，反复移动垫块的位置，直至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）。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，把砝码和砂的质量码和砂的质量M和

4、和m记录下来。把细线系在小车上记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源接通电源,放开小车放开小车,打点计时器打点计时器在纸带上打下一系列点在纸带上打下一系列点,取下纸带取下纸带,在纸带上写上编号在纸带上写上编号.5保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤称量），按步骤4再做再做5次实验。次实验。 6算出每条纸带对应的加速度的值。算出每条纸带对应的加速度的值。7用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力，横坐标表示作用力F，即，即砂和桶的总重力砂和桶的总重力(m+m)g，根据实验结果在坐标平面

5、，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。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，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用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数总质量的倒数 ,在坐标平面上根据实验结果描在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线

6、，若图线为一条过原点的直线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。的质量成反比。 MM 1注意事项注意事项: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？，为什么？2在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着在平衡摩擦力时，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带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的

7、阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。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作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，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。但如遇个别特别偏离的点可舍去。 065.08年南京一中第三次模拟年南京一中第三次模拟10(2)10.（2）(4分分)某同学在某同学在“研究小车的加速度与外力关研究小车的加速度与外力关系系”的探究实验中，使用了光电门。他将光电门固定的探究实验中，使用了光电门。他将光电门固定在轨道上的某点在轨道上的某点B，用不同重力的物体拉小车

8、，但每，用不同重力的物体拉小车，但每次小车从同一位置次小车从同一位置A由静止释放由静止释放,测出对应不同外力时测出对应不同外力时小车上遮光板通过光电门的时间小车上遮光板通过光电门的时间t，然后经过数据，然后经过数据分析分析,得出得出F反比于反比于t2。则他就得出物体的加速度正。则他就得出物体的加速度正比于外力的结论。请简要说明该同学这样做的理由。比于外力的结论。请简要说明该同学这样做的理由。重物重物小车小车光电门光电门BA遮光板遮光板解答：解答：asv22 tlv 222)(22tslsva 若若F反比于反比于t-2，则加速度，则加速度a正比于外力正比于外力F 。 027.盐城市盐城市07/0

9、8学年度第一次调研考试学年度第一次调研考试 1010在在“探究加速度与力、质量关系探究加速度与力、质量关系”的实验中：的实验中：（1）某小组的几位同学在讨论制定实验方案时分）某小组的几位同学在讨论制定实验方案时分别提出以下几点意见，你认为不正确的是别提出以下几点意见，你认为不正确的是( )A实验中一定要测出加速度的具体数值实验中一定要测出加速度的具体数值 B实验中也可不测加速度的具体数值，只要测出不实验中也可不测加速度的具体数值，只要测出不同情况下加速度的比值就行了同情况下加速度的比值就行了 C若要验证若要验证“加速度与力的平方成正比加速度与力的平方成正比”这一猜想，这一猜想，在作图线时最好以

10、在作图线时最好以F2为横坐标为横坐标D不管是在探究加速度与力的关系时还是在探究加不管是在探究加速度与力的关系时还是在探究加速度与质量关系时，所要测量的物理量都是速度与质量关系时，所要测量的物理量都是3个个AD（2）实验装置如图所示，实验中使小车做匀加速）实验装置如图所示，实验中使小车做匀加速运动的力与小盘和砝码重力相等的条件是运动的力与小盘和砝码重力相等的条件是: . （3）在探究加速度与力的关系时，要保持）在探究加速度与力的关系时，要保持 不变。不变。小盘与砝码的质量远小于小车的质量小盘与砝码的质量远小于小车的质量(或加速度很小或加速度很小) 小车的质量小车的质量（只填（只填 “质量质量”不

11、给分）不给分）049.西安市重点中学西安市重点中学2008届届4月份理综试题月份理综试题 14 14、（、（10分）某同学设计了一个探究加速度分）某同学设计了一个探究加速度a与物与物体所受合力体所受合力F及质量及质量m关系的实验，图（关系的实验，图（a）为实验）为实验装置简图。（交流电的频率为装置简图。（交流电的频率为50Hz） （1）图）图(b)为某次实验得到的纸带为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出根据纸带可求出小车的加速度大小为小车的加速度大小为 m/s2。(保留二位有效数保留二位有效数字字)电火花计时器电火花计时器小车小车纸带纸带重物重物电源插头电源插头图（图（a）单位：（单位：（cm

12、）6.196.707.217.72v图（图（b）3.211 kg/m实验次数实验次数12345678小车加速度小车加速度a/ms- -21.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别，分别ma1 m1得到小车加速度得到小车加速度a与质量与质量m及对及对应的应的, 数据如下表数据如下表:请在方格坐请在方格坐标纸中画出标纸中画出 图线图线,并从图并

13、从图线求出小车加速度线求出小车加速度a与质量倒与质量倒数数 之间的关系式之间的关系式是是 。1.0 2.0 3.0 4.00.501.001.502.000a/ms-111 kg/m（2）图线如图所示，）图线如图所示，)(ma2m/s21 （3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度同学根据实验数据作出了加速度a随合力随合力F的变化图线的变化图线如图（如图（c）所示。）所示。该图线不通过原点，其主要原因该图线不通过原点，其主要原因是是 。0图图caF实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分分题目题

14、目037.2008届南通市第一次调研考试届南通市第一次调研考试10 10(10分分)在在“探究加速度与物体质量、物体受力的探究加速度与物体质量、物体受力的关系关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置。活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。始运动，然后同时停止。（1）在安装实验装置时，应调整滑

15、轮的高度，）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使使 ；在实验时，为减小；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量码的总质量 小车小车的质量（选填的质量（选填“远大于远大于”、“远远小于小于”、“等于等于”）。）。小车小车小车小车细线细线滑轮滑轮砝码盘砝码盘和砝码和砝码图甲图甲控控制制装装置置细线与轨道平行（或水平）细线与轨道平行（或水平）远小于远小于（3）实验中获得数据如下表所示：）实验中获得数据如下表所示： 实验次数实验次数小车小车拉力拉力F/N位移位移s/cm10.10.246.5120.229.040.343.6330.341.160.444.8040

16、.436.430.545.56小车小车、的质量的质量m均为均为200g （2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为度的大小，能这样比较，是因为 。 两小车从静止开始两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等见下页见下页在第在第1次实验中小车次实验中小车从图乙中的从图乙中的A点运动到点运动到B点，点，请将测量结果填到表中空格处（请将测量结果填到表中空格处（ ）。）。通过分析，可知表中第通过分析，可知表中第 次实验数据存在明显次实验数据存在明显错误，应舍弃。错误，应舍弃。

17、图乙图乙cm24232201AB23.360.023题目题目038.08年广东佛山市教学质量检测（一）年广东佛山市教学质量检测（一）16 16（16分）实验室给同学们提供了如下实验器材：分）实验室给同学们提供了如下实验器材：滑轮小车、小木块、长木板、秒表、砝码、弹簧秤、滑轮小车、小木块、长木板、秒表、砝码、弹簧秤、直尺，要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律。直尺，要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律。（1）(4分分)实验中因涉及的物理量较多实验中因涉及的物理量较多,须采用控制变须采用控制变量的方法来完成该实验，即：先保持量的方法来完成该实验，即：先保持 不变不变,验验证物体证物体 越小加速

18、度越大越小加速度越大;再保持再保持 不变不变,验证验证物体物体 越大越大,加速度越大。加速度越大。（2）(2分分)某同学的做法是：将长木板的一端放在小某同学的做法是：将长木板的一端放在小木块上构成一斜面，用小木块改变斜面的倾角，保持木块上构成一斜面，用小木块改变斜面的倾角，保持滑轮小车的质量不变，让小车沿不同滑轮小车的质量不变，让小车沿不同倾角的斜面由顶端无初速释放，倾角的斜面由顶端无初速释放，用秒表记录小车滑到斜面底端用秒表记录小车滑到斜面底端的时间。试回答下列问题：的时间。试回答下列问题：合外力合外力质量质量质量质量所受合外所受合外力力 改变斜面倾角的目的是：改变斜面倾角的目的是： ; 用

19、秒表记录小车下滑相同距离（从斜面顶端到底用秒表记录小车下滑相同距离（从斜面顶端到底端）所花的的时间，而不是记录下滑相同时间所对应端）所花的的时间，而不是记录下滑相同时间所对应的下滑距离，这样做的好处是：的下滑距离，这样做的好处是： .（3）(10分分)如果要较准确地验证牛顿第二定律，则如果要较准确地验证牛顿第二定律，则需利用打点计时器来记录滑轮小车的运动情况。某同需利用打点计时器来记录滑轮小车的运动情况。某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共个记数点（图中每相邻共个记数点（图中每相邻两个记数点间还有两个记数点

20、间还有4个打点计时器打下的点未画出），个打点计时器打下的点未画出），打点计时器接的是打点计时器接的是50Hz的低压交流电源。他将一把的低压交流电源。他将一把毫米刻度尺放在纸上毫米刻度尺放在纸上,其零刻度和记数点其零刻度和记数点O对齐对齐.改变小车所受的合外力改变小车所受的合外力 记录更准确记录更准确（或：更容易记录，记录误差会更小，时间更容易（或：更容易记录，记录误差会更小，时间更容易记录，位置很难记录等）记录，位置很难记录等） （2分）由以上数据可计算出打点计时器在打分）由以上数据可计算出打点计时器在打A、B、C、D、E各点时物体的瞬时速度，其中打各点时物体的瞬时速度，其中打E点时的速点时的

21、速度度vE是是 m/s（取三位有效数字）（取三位有效数字） （4分）下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的分）下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的记录表，其中最后两栏他未完成，请你帮他完成。记录表，其中最后两栏他未完成，请你帮他完成。线段线段OA数据数据(cm )012345678910cmABCDEFOOE7.00OF9.40解：解：m/s232010210754409222.).(TSSTSvODOFDFE 0.232 0.02题目题目 （4分）如某同学已求得分）如某同学已求得A、B、C、D四点的瞬时速四点的瞬时速度分别为度分别为0.076m/s、0.119m/s、0.162m/s、0.204m/s。试根据以上数据和你求得的试根据以上数据和你求得的E点速度在下面所给的坐标点速度在下面所给的坐标中，作出中，作出vt图象。要求标明坐标及其单位，坐标的图象