牛顿第二定律的验证.pptx

牛顿第二定律的牛顿第二定律的验证验证物理与光电实验中心实验目的实验目的：验证牛顿第二定律实验仪器实验仪器：气垫导轨、滑块、光电门、电脑通用计数器、砝码（5克）、配重块（50克）、物理天平、细线实验原理实验原理：牛顿第二定律的数学表达式为F=m。（当物体的质量m一定时，其加速度与所受的合外力F成正比；当合外力一定时，物体的质量m与加速度成反比。）实验装置如图：由牛顿第二定律可得：m2g=(m1+m2)。其中m2为砝码和砝码盘的总质量，m1为滑块及其附加物的质量,为系统的加速度，m1+m2为系统的总质量。上式表明：当系统的总质量(m1+m2)保持不变时，加速度与所受的合外力m2g成正比；当合外力m2g保持恒定时，系统的总质量(m1+m2)与加速度成反比。因而验证式m2g=(m1+m2)成立，也就是验证牛顿第二定律。实验内容实验内容：1、仪器调整：调节气垫导轨水平，安装调试光电计时系统。2、验证牛顿第二定律：验证运动系统的总质量(m1+m2)不变，合外力F正比于加速度将改变m2所需砝码预先放在滑块上，使滑块从第一个光电门外侧20cm处开始运动，逐次从滑块上取下相等质量的砝码（每次取5克，共取5次），放入砝码盘中，直到砝码全部移到盘中为止，测出滑块经过两个光电门间的加速度，填入表1中。验证合外力不变，运动系统的总质量(m1+m2)与加速度成反比 保持砝码盘中的砝码质量不变，逐次在滑块上加配重块（每次加50克，共加5次），测出加速度，填入表2中。数据处理数据处理数据处理数据处理:表表表表1 m1+m2=1 m1+m2=k kg g 表表2 m2=2 m2=k kg g根据表根据表根据表根据表1 1中数据做中数据做中数据做中数据做 F F图，若为直线，则图，若为直线，则图，若为直线，则图，若为直线，则F F和和和和 成正比关系成立，成正比关系成立，成正比关系成立，成正比关系成立，且直线的斜率应等于（前两位数字相同即可认为在误差范围内且直线的斜率应等于（前两位数字相同即可认为在误差范围内且直线的斜率应等于（前两位数字相同即可认为在误差范围内且直线的斜率应等于（前两位数字相同即可认为在误差范围内相等）运动系统总质量的倒数。相等）运动系统总质量的倒数。相等）运动系统总质量的倒数。相等）运动系统总质量的倒数。根据表根据表根据表根据表2 2的数据做出的数据做出的数据做出的数据做出1 11/1/图，若为直线，且直线的斜率图，若为直线，且直线的斜率图，若为直线，且直线的斜率图，若为直线，且直线的斜率等于等于等于等于2 2（前两位数字相同），截距为（前两位数字相同），截距为（前两位数字相同），截距为（前两位数字相同），截距为-2 2，则可认为系统的，则可认为系统的，则可认为系统的，则可认为系统的总质量与其加速度成反比关系成立。总质量与其加速度成反比关系成立。总质量与其加速度成反比关系成立。总质量与其加速度成反比关系成立。项目项目次数次数m2m2（kgkg）(m/s2)(m/s2)1 12 23 34 45 5 项目项目次数次数m1m1（kgkg）(m/s2)(m/s2)1 12 23 34 45 5实验注意事项实验注意事项1.气轨是较精密仪器，实验中必须避免导轨受碰撞、气轨是较精密仪器，实验中必须避免导轨受碰撞、摩擦而变形、损伤，没有给气轨通气时，不准在导摩擦而变形、损伤，没有给气轨通气时，不准在导轨上强行推动滑块。轨上强行推动滑块。2.实验时滑块的速度不能太大，以免在与导轨两端实验时滑块的速度不能太大，以免在与导轨两端缓冲弹簧碰撞后跌落而使滑块受损。缓冲弹簧碰撞后跌落而使滑块受损。3.实验中滑块由静止释放，应防止砝码盘摆动且滑实验中滑块由静止释放，应防止砝码盘摆动且滑块最好在同一位置处释放，这样便于检查数据的正块最好在同一位置处释放，这样便于检查数据的正确性。确性。4.每次实验中要保证细绳在滑轮上，细绳长度要合每次实验中要保证细绳在滑轮上，细绳长度要合适，太长则砝码可能在通过第二个光电门之前就落适，太长则砝码可能在通过第二个光电门之前就落地了。地了。5.学生在保证系统总质量不变问题上容易出错。学生在保证系统总质量不变问题上容易出错。在验证质量不变，物体的加速度与所受合外力在验证质量不变，物体的加速度与所受合外力成正比时，为了保证总质量不变，改变外力时，必成正比时，为了保证总质量不变，改变外力时，必须把不在砝码盘上的砝码放在滑块上。须把不在砝码盘上的砝码放在滑块上。在验证当物体所受外力不变，物体的加速度与在验证当物体所受外力不变，物体的加速度与质量成反比时，为节省时间，可在砝码盘上加质量成反比时，为节省时间，可在砝码盘上加 千千克的砝码，保持一个较大的外力，加快实验速度。克的砝码，保持一个较大的外力，加快实验速度。6整理仪器，注意小东西如钉子、螺母、砝码等整理仪器，注意小东西如钉子、螺母、砝码等不能丢。不能丢。