速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证.doc

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实验报告

课程名称：大学物理(一)
实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
实验形式：在线模拟+现场实践
提交形式：在线提交实验报告
学生姓名： 罗庆兵 学 号：14452463016
年级专业层次： 网络秋高起专
学习中心： 河南油田

提交时间： 2015 年 06 月 25 日
一、 实验目的
1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。

二、实验原理
(1) 用天平测出小车和小桶的质量 M 和 M′，记录数据，在小车上加砝码，小桶里放入 适量的沙，使小桶和沙的总质量远小于小车和砝码的总质量，把砝码和沙的质量 m 和 m′ 记下来.
(2) 按照图把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶用的细绳系在车上，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小木垫，反复移动木垫的位置， 直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态. 这时， 小车拖着纸带运动时受到的摩 擦阻力恰好与小车所受的重力在沿斜面方向上的分力平衡.
(4) 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶. 接通电源，放开小车，打点计时器在纸带 上打下一系列的点. 取下纸带，在纸带上标上该纸带的号码
. (5) 保持小车的质量不变，改变沙的质量，即改变小车所受牵引力，再做几次实验. 在 实验中一定要使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量.在每条纸带上都选取一段比 较理想的部分，按照“研究匀变速直线运动”实验中求加速度的方法，计算出各条纸带对应 的加速度的值. 根据实验数据，画出小车所受牵引力，即桶和沙的总重力(M′+ m′)g 跟小 车加速度 a 之间关系的图
三、实验器材
打点计时器，纸带及复写纸片，小车，附有定滑轮的长木板，薄木垫，小桶，细绳，沙，学 生天平(带一套砝码)刻度尺，砝码
四、实验内容
像a—F图像. 
  (6) 保持沙和小桶质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，然后画出质量倒数与加速度a之间关系a—的图像. 
  3. 注意事项 
  (1) 使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量. 
  (2) 平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源. 判断小车是否作匀速直线运动可以直接观察， 也可以用打点计时器打出的纸带判定(各点间间距相等).   (3) 小车应紧靠打点计时器，先接通电源后才放手. 
  (4) 画a—F和a—图像时，应使所描的点均匀分布在直线两侧.    4。 难点突破： （1）. 数据处理 ，需要计算各种情况下所对应的小车加速度时，使用“研究匀变速直线运动”的方法，先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式a=计算加速度. 
  需要记录各组对应的加速度与小车所受牵引力F，然后建立直角坐标系，纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a—F图像，如果图像是一条直线，便证明T加速度与作用力成正比. 再记录各组对应的加速度与小车和砝码总质量，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数，描点画a—图像，如果图像是一条直线，就证明了加速度与质量成反比
五、实验数据
①研究加速度与质量成反比，跟力成正比实验中所采用的牵引力由细绳来提供，而计算时，采用的是桶和沙所受的总重力(M′+m′)g，这二者之间存在着差异，当桶和沙通过细绳与小车一起运动时，由于桶和沙也做匀加速直线运动，故其所受合外力不为零，即(M′+m′)g＞F. F为细绳上的张力，也是细绳对小车的拉力. 因此，用这种方法得到的结果必然存在误差. 因此本实验要求桶和沙的总质量远小于车和砝码的质量，此时(M′+m′)相对于(M+m)可以忽略，则(M′+m′)a相对于(M+m)a可以忽略，即F近似等于(M′+m′)g. 因此，理论上说，桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量相比越小，误差越小. 
  ②平衡摩擦力时，如果忘记了这一步，就会出现如图甲所示的a—F图像，这种情况下，直线不过原点. 但是如果平衡摩擦力时斜面倾角过大，也造成误差，形成如图乙所示的a—F图像，因此实验中如果出现图示的情况，应检查平衡摩擦力造成的偏差

六、结论
1.关于牛顿第二定律的验证.
2.关于滑块所受的气体阻力与滑块运动速度的关系。
备注：该报告纳入考核，占总评成绩的10%。