驗(yàn)證牛頓第二定理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)5驗(yàn)證牛頓第二定理
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?span style="display:none">Y2T物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
1.了解氣墊技術(shù)和光電計(jì)時(shí)技術(shù)技術(shù)原理，把握氣墊滑軌和計(jì)時(shí)計(jì)測(cè)速儀的使用技巧。
2.檢測(cè)滑塊加速度，驗(yàn)證牛頓第二定理。
二、實(shí)驗(yàn)儀器
汽墊滑軌及附件、MUJ-5B型計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)速儀、電子天平
三、實(shí)驗(yàn)原理
1、速度檢測(cè)
長度為Δs的擋光片（如圖1）垂直裝在滑塊上，隨滑塊在氣墊滑軌上運(yùn)動(dòng)牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)原理，擋光片通過光電門時(shí)，測(cè)速儀測(cè)出擋光時(shí)間Δt，則瞬時(shí)速率：
sdtdstsvt??≈=??=→?lim
（1）式中Δs按照實(shí)際長度設(shè)置好，速率由測(cè)速儀手動(dòng)估算并顯示。2、加速度檢測(cè)
擋光片隨滑塊通過光電門1和2，測(cè)出擋光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的
擋光時(shí)間1t?、1t?及從門1運(yùn)動(dòng)到門2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，測(cè)速儀手動(dòng)按（2）式估算并顯示加速度a。
1212t1t1tstvva（2）3、牛頓第二定理驗(yàn)證方式
在下圖由1m、2m構(gòu)成的系統(tǒng)中，在阻力忽視不計(jì)時(shí)，有：
ammgm)(212+=。令gmF2=，21mmM+=，則有MaF=。保
持M不變，改變F，測(cè)a，可驗(yàn)證a與F的關(guān)系；F不變，改變M，測(cè)a，可驗(yàn)證a
與M的關(guān)系。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟
1.氣墊滑軌的水平調(diào)節(jié)
分靜態(tài)調(diào)平法或動(dòng)態(tài)調(diào)平法。采用靜態(tài)調(diào)平法：接通氣源后，將滑塊在氣墊滑軌中間靜止釋放牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)原理，觀察滑塊運(yùn)動(dòng)，按照運(yùn)動(dòng)方向判定并調(diào)節(jié)滑軌調(diào)平螺絲，反復(fù)進(jìn)行，使滑塊靜止釋放后保持不動(dòng)或稍稍左右擺動(dòng)。
2.練習(xí)檢測(cè)速率和加速度。
3.驗(yàn)證牛頓第二定理
（1）驗(yàn)證質(zhì)量不變時(shí)，加速度與合外力成反比。
用電子天平稱出滑塊質(zhì)量滑塊m，按上圖所示裝配，測(cè)速儀選“加速度”功能，將4個(gè)砝碼全部放到滑塊上，將滑塊移至遠(yuǎn)離滑輪一端釋放，通過兩光電門，記錄加速度a。重復(fù)檢測(cè)4次。再將滑塊上的4
個(gè)砝碼分四次從滑塊上移至砝碼盤上，重復(fù)
上述步驟。
（2）驗(yàn)證合外力不變時(shí)，加速度與質(zhì)量成正比。
在砝碼盤上放一個(gè)砝碼（即gm102=），讓滑塊由靜止通過兩光電門，記錄加速度a，重復(fù)測(cè)4次。再將四個(gè)配重塊逐次加到滑塊上，重復(fù)上述步驟。
五、數(shù)據(jù)處理
1、由數(shù)據(jù)記錄表1，可得到a與F的關(guān)系如下：
a-F圖中直線斜率的倒數(shù)為總質(zhì)量，即==K
計(jì)
M1/0.058=172.4克，與實(shí)際值M=164.8克的相對(duì)偏差：0?-=
MMEr計(jì)=
08
.1648
.1644.172?-=4.6%
2、由數(shù)據(jù)記錄表2，可得a與M的關(guān)系如下：實(shí)際合外力gmF2==98002/sgcm
a-1/M圖中直線斜率為合外力，即==KF計(jì)93422/sgcm，與實(shí)際值F=/s2
的相對(duì)偏差：0?-=F
FFEr計(jì)=
9342?-=-4.7%
六、實(shí)驗(yàn)推論與剖析
實(shí)驗(yàn)推論：按照數(shù)據(jù)處理所得a-F圖、a-1/M圖，擬合的直線近似過原點(diǎn)，且相對(duì)偏差較小，可以覺得：在偏差的范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)與牛頓第二定理相符，即加速度與合外力成反比，與質(zhì)量的倒數(shù)成反比（即與質(zhì)量成正比）。
實(shí)驗(yàn)剖析：
借助氣墊技術(shù)去除了磨擦阻力保證了實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果，但還存在以下誘因會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成偏差：
(1)滑軌未完全調(diào)水平；
(2)空氣阻力、滑輪與軸承間磨擦阻力的影響；
(4)砝碼、配重塊的質(zhì)量偏差
空氣等各類阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可能是主要的。由于空氣阻力通常與速率的平方成反比，所以實(shí)驗(yàn)中拉力不能太大，否則加速度大，速率降低快，空氣阻力降低也快；但拉力也不能過小，否則很小的阻力也會(huì)形成較大的相對(duì)偏差。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄紙
實(shí)驗(yàn)名稱：驗(yàn)證牛頓第二定理實(shí)驗(yàn)時(shí)間：年月日______系級(jí)專業(yè)班姓名學(xué)號(hào)
數(shù)據(jù)記錄：
表1驗(yàn)證加速度與合外力關(guān)系數(shù)據(jù)記錄
0m=5g，=滑塊m139.8g,=+=05mmM滑塊164.8g
表2驗(yàn)證加速度與質(zhì)量關(guān)系數(shù)據(jù)記錄
2m=10g,'m=50g
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