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验证牛顿第二定律

2025-01-01 22:07:07

【实验目的】探究在质量一定的条件下,小车加速度与所受拉力之间的关系,以及在作用力恒定的情况下,加速度与小车质量的关系,以此来验证牛顿第二定律。【实验原理】实验对象为装置在长木板上的小车,通过细绳与悬挂砂桶的定滑轮相连。通过测量砂桶与砂的总质量,并考虑到小车与车上砝码总质量远大于砂桶与砂的总质量,细绳的拉力可近似等于砂桶的重力。使用打点计时器记录小车在木板上的运动,从而获得加速度数据,进而分析加速度与作用力、质量的关系。【实验器材】电火花打点计时器或电磁打点计时器、带滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、砝码、砂桶、砂、导线、电源、刻度尺、天平。【实验步骤】1.在质量保持不变的情况下,研究加速度与作用力的关系。(1)平衡小车与长木板间的摩擦力,通过在长木板的非定滑轮端下方垫木板,调整斜面角度,直至小车在斜面上匀速下滑。(2)使用天平分别测量小车与砂桶及砂的总质量,记录为M和M',并在小车上放置砝码,砂桶中加入适量砂子,确保砂桶与砂的总质量远小于小车与砝码的总质量,记录砝码和砂的质量m与m'。(3)系绳于小车,通过滑轮悬挂砂桶。启动电源,释放小车,使其拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下点。取下纸带,标记纸带编号。保持小车质量不变,改变砂的质量以改变拉力,重复实验。确保砂与砂桶的总质量远小于小车与砝码的总质量。(4)在每条纸带上选取合适区域作为记数点,测量记数点间距离,计算加速度。(5)将实验数据填入表格。作用力F为砂与砂桶的总重力(M'+m')g,以加速度a为纵坐标,作用力F为横坐标,根据数据在坐标系中描点。若实验误差范围内,这些点近似于一条过原点的直线,则表明加速度与作用力成正比关系。