验证牛顿第二定律的实验.doc

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1、验证牛顿第二定律的实验原理如图所示，将小车放在一端带有定滑轮的长木板上，在小车的后面连接纸带，将纸带穿过打点计时器。将木板适当倾斜，接通电源，让打点计时器正常打点，给小车一初速度，让小车沿木板向下运动，当打点计时器打出的纸带上的点距均匀时，说明小车沿木板向下匀速运动。此时小车受到的滑动摩擦力、空气阻力、纸带因打点计时器打点受到的阻力被小车重力沿斜面向下的分力抵消了。用质量为m的重物通过定滑轮牵引质量为M的小车做匀加速直线运动。利用打点计时器在纸带上打下一系列点，通过测量纸带上的点迹，可以求出小车做匀加速直线运动的加速度a，用天平称量小车的质量M和重物的质量m，将绳子上的弹力用F表示，

2、F的大小可以由力传感器直接测出。就可以探究小车加速度a与小车质量M、绳子上的弹力F、重物的重力mg的关系。分别对M和m用牛顿第二定律，对M，，对m，，由以上两式得，，F一定小于。1、当控制小车整体的质量M不变，探究与F的关系时，有，即a与F成正比，其图像为过坐标原点的倾斜直线。2、当控制绳对小车的拉力F不变，探究与的关系时，有，即a与成正比，其图像为过坐标原点的倾斜直线。3、当控制重物的重力mg不变，探究与的关系时，加速度的表达式为。当时，即M很大，很小时，可以化解为，与的关系可以简化为，与成正比，图像为过坐标原点的倾斜直线。当不再成立，即M较小，较大时，由得，随着M的减小也跟着减小

3、，函数的斜率也跟着减小，当M减小到接近0时，接近重力加速度g。在整个M减小，增大的过程中图像如图所示。4、当研究M为定值，与mg的关系时，。当，即m很小时，与mg的关系可以简化为，其图像为过坐标原点的倾斜直线。当不再成立，即m较大时，与mg的关系为，随着m的增大函数的斜率也跟着减小，当m增加到无穷大时，接近重力加速度g。在整个m增大的过程中图像如图所示。