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中学数字化实验报告 第 2 次 实验时间：3月12日 实验者：080113016许杨 实验成绩： 080113028杨颖 实验2：牛顿第二定律 【实验目的】 验证牛顿第二定律，即物体质量一定时，加速度与作用力成正比，作用力一定时，加速度与质量成反比。【实验器材】 数据采集器，位移传感器，力学轨道，力学轨道小车，滑轮，砝码，细绳，转换器，支架，计算机。 【实验步骤】 将位移传感器接收器固定在轨道的一端，连接到数据采集器第一通道;将位移传感器发射器固定在小车上。 进行摩擦力平衡调整。步骤如下: 点击教材专用软件主界面上的实验条目“从v-t图求加速度”,打开该软件； 将小车放到斜面上，打开位移传感器发射器电源开关，点击“开始记录”，释放小车； 调节轨道的倾角，用实验三的方法测量小车的加速度。当加速度接近零时，可以认为小车重力沿斜面的分力已与小车和轨道之间的摩擦力平衡，如图1 返回教材专用软件主界面，点击实验条目“牛顿第二定律”，打开该软件。 将细绳的一端拴在小车上，另一端通过滑轮拴在放有砝码的小桶上。 在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值（砝码质量+小桶质量）。 将小车放在轨道上，打开位移传感器发射器电源开关，点击“开始记录”，释放小车，是小车在砝码的拉力下开始运动。将小车停止，点击“停止记录”。 拖动窗口下方的滚动条，将实验获得的v-t图线置于显示区域中间，点击“选择区域”，选择需要研究的一段v-t图线。 软件窗口下方的表格中自动显示该段v-t图线对应的加速度。 保持小车质量不变，改变拉力，重复5，6操作，可得到另几组数据。 点击“a-F图线”按钮，即得到加速度与拉力的关系图线，如图2。 保持拉力不变，改变运动小车的质量，重复步骤5，6，得到另几组数据。 点击“a-M图线”按钮，可得到加速度与质量的关系图线，如图3。 点击“a-1/M图线”按钮，即可得到加速度与质量倒数的关系图线，如图4。 比较实验值与理论值。如实验值与理论值之间存在误差，研究产生误差的原因，改进实验操作，重复实验。 归纳影响加速度的物理量有哪些，讨论控制变量法还能够应用于哪些实验研究。 图1 分析：所选区域v-t图像的斜率趋向于零，即加速度接近零，我们可以认为小车重力沿斜面的分力已与 小车和轨道之间的摩擦力平衡。 图2 分析：由上图可知当保持小车质量不变时，加速度a与拉力F成线性正比关系，拉力越大，加速度越大。 图3 分析：由上图可知当小桶拉力一定时，加速度a与质量M成反比例关系，质量越大，加速度越小。 图4 分析：由上图可知当小桶拉力一定时，加速度a与小车质量的倒数1/M成正比关系，质量的倒数越大，加 速度越大。 结论：由以上实验数据分析可得，当物体质量一定时，加速度与作用力成正比，作用力一定时，加速度与质量成反比，即F=ma，从而验证了牛顿第二定律。 【实验误差分析】 没有充分平衡摩擦力，其中包括小车与轨道的摩擦，细线与滑轮的摩擦等。 小车质量M并没有做到远大于小桶和砝码的总质量，拉力也并不完全等于小桶及砝码的重力。 人为操作选择区域时及仪器过旧，存在测量时的误差。 第 1 页 共 4 页