2013届一轮课时练习15实验：验证牛顿第二定律

第一篇：2013届一轮课时练习15实验：验证牛顿第二定律

课时作业(十五)[第15讲 实验：验证牛顿第二定律]

基础热身

1．在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下做法正确的是()

A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M′和m′)以及小车质

M′＋m′量M，直接用公式a＝求出 M

2．关于验证牛顿第二定律的实验，下列说法中不符合实际的是()

A．通过同时改变小车的质量及受到的拉力的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系

D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

3．如图K15－1所示，在研究牛顿第二定律的演示实验中，若两个相同的小车1、2所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有（）

图K15－

1A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x

2B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x

1C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x

2D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x

14．2011·福州模拟某实验小组设计了如图K15－2甲所示的实验装置，通过改变重物的质量来探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图乙所示．

甲乙

图K15－

2(1)图线①是轨道处于________(选填“水平”或“倾斜”)情况下得到的实验结果；

(2)图线①②的倾斜程度(斜率)一样，说明的问题是________(填选项前的字母)．

A．滑块和位移传感器发射部分的总质量在两种情况下是一样的B．滑块和位移传感器发射部分的总质量在两种情况下是不一样的C．滑块和位移传感器发射部分的总质量在两种情况下是否一样不能确定

技能强化

5．2011·唐山二模某实验小组设计了如图K15－3甲所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图乙所示．滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝________kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________.(重力加速度g

取10 m/s2)

甲乙

图K15－

36．做“验证牛顿第二定律”实验时，按实验要求安装好器材后，应按一定的步骤进行实验，下列给出供选择的操作步骤：

A．保持小盘和其中砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次 B．保持小车质量不变，改变小盘里砝码的质量，测出加速度，重复几次 C．用天平测出小车和小盘的质量

D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力

E．根据测出的数据，分别画出a－F和a－图象

M

F．用秒表测出小车运动的时间

G．将装有砝码的小盘用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸带上打出一系列的点

以上步骤中，不必要的步骤是________，正确步骤的合理顺序是________．(填写代表字母)

7．某实验小组利用如图K15－4甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．

(1)做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门1时的速度表达式v1＝____；滑块加速度的表达式a＝______.(以上表达式均用已知字母表示)如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为 ________mm.图K15－

4(2)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(如图甲所示)．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________．

A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大 B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变 C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变 D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小

8．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲K15－5所示．

甲

乙

图K15－

5(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________m/s.(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

图K15－6

(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点，请说明主要原因．

挑战自我 9．2011·绍兴模拟某实验小组利用如图K15－7所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系．

图K15－7

(1)由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x＝24 cm，由图K15－8中游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm.该实验小组在做实验时，将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1和遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝________，则滑块的加速度的表达式a＝________.(以上表达式均用字母表示)

图K15－8图K15－9

(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到下表所示的实验数据．通过分析表中数据后，你得出的结论是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.所示坐标系

课时作业

（十五）【基础热身】 1．B [解析]平衡摩擦力时，不能给小车任何牵引力，选项A错误．由mgsinθ＝μmgcosθ，小车质量能约去，选项B正确．实验时，要先接通电源，再放开小车，选项C错误．此实验是验证牛顿第二定律，而不是应用牛顿第二定律，选项D错误．

2．ABC [解析] 实验验证牛顿第二定律是控制变量思想的应用，因此首先要分清变量、不变量，故选项ABC不符合实际．

3．A [解析] 题中m1和m2是车中砝码的质量，绝不能认为是小车的质量．本题中只说明了两小车是相同的，并没有告诉小车的质量是多少．当m1＝m2时，两车加砝码质量仍

相等，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由xat2得x1＝2x2，选项A正确．若m1＝2m2时，无法定

量确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度的定量关系也就不明确，所以无法判定两车的位移的定量关系．

4．(1)倾斜(2)A

[解析](1)由图乙可知，对于图线①，当拉力F＝0时，加速度并不为零，故轨道应处于倾斜状态；

(2)设滑块和位移传感器的总质量为M，在倾斜轨道上，由牛顿第二定律F＋Mgsinθ－f

1f

1＝Ma，得a＝F＋(gsinθ－；在水平轨道上，由牛顿第二定律F－f′＝Ma，得a＝－

MMM

f′1

；图线①②的斜率均为A正确． MM

【技能强化】 5．0.5 kg 0.211

[解析] 由牛顿第二定律可知F－μmg＝ma，整理得a＝F－μg.由图线可知斜率2，mm

纵轴截距－μg＝－2，故m＝0.5 kg，μ＝0.2.6．F CDGBAE

[解析] 此实验中不需要用秒表测量小车的运动时间．

d2－d2

dΔt2Δt17．8.15(2)BC

Δt12x

d

[解析](1)因遮光条宽度较小，滑块经过光电门1时的速度接近其平均速度，v1＝Δt1

d2－d2

v2－v1Δt2Δt1d

v2＝加速度a＝，遮光条宽度d＝8 mm＋3×0.05 mm＝8.15 mm.(2)

Δt22x2x

Mgh

设气垫导轨长度为L，导轨倾角为α，则滑块受到的合力F＝Mgsinα＝，当Mh不变时，L

滑块所受的合力不变，所以B、C操作方法正确．

8．(1)0.16(0.15也算对)(2)如图所示(3)未计入砝码盘的重力

Δx3.68－3.52×10Δx3.83－3.68×102

2[解析](1)a＝ m/s＝0.16 m/s或a＝

T0.1T0.1m/s2＝0.15 m/s2

.－2－2

(2)a－F图线如图所示．

(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，a－F的图线不过原点．

【挑战自我】

d2－d2

ddΔtΔt

9．(1)0.52 Δt1Δt22x

(2)当合外力一定时，物体运动的加速度跟物体的质量成反比(3)如图所示

[解析](1)由图可知：d＝5 mm＋0.1 mm×2＝5.2 mm＝0.52 cm.遮光条的宽度很小，遮光条通过光电门的时间很短，这段时间内的平均速度即为滑块通过光电门的瞬时速度，故

dd2

v1＝v2＝滑块由光电门1到光电门2做匀加速直线运动，由v22－v1＝2ax可得：a＝

Δt1Δt2d2－d2Δt2Δt1

在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比，即当合2x

外力一定时，在误差允许的范围内，物体质量和加速度的乘积近似相等．(3)如图所示．

第二篇：实验 验证牛顿第二定律

第三单元 实验：验证牛顿第二定律

1．在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下做法正确的是()

A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M′和m′)以及小车质量M，直接

M′＋m′用公式a求出 M

2．在“验证牛顿第二定律”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上： ____________________.A．保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次

B．保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次

C．用天平测出小车和小盘的质量

D．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动

E．挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点

1F．根据测量的数据，分别画出a－F和a－的图线 M

3．(2010·泰安模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图3－3－9所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：

(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？

答：__________________________________________________________________

(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________________________________________________________________．

A．m1＝5 gB．m2＝15 g

C．m3＝40 gD．m4＝400 g

(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：________________________________________________________________________

(用Δt1、Δt2、D、x表示)．

4．(2009·上海高考)如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS

测小车的加速度．

(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如

图所示)．

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是()

A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态

C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大

5．如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M

.(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线． ①a－F图象斜率的物理意义是

_______________________________________________________________________．

②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？

答：________.(填“合理”或“不合理”)

③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？

答：________(填“是”或“否”)；

理由是_________________________________________________________．

(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．

6．如下图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶和砂，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池、电压为6 V，G是电键，请指出图中的三处错误：

(1)________________________________________________________________________；

(2)________________________________________________________________________；

(3)________________________________________________________________________．

7．(2009年江苏卷)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

8．在“验证牛顿运动定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是下图中的()

第三篇：大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)

怀 化 学 院

怀 化 学 院 实 验 数 据 记 录 纸

实验名称：验证牛顿第二定律实验时间： 2011 年 * 月 * 日 ___数学系__ _系10 级信计专业 * 班 姓名张 三学号100940****

数据记录：表1 速度测量练习数据记录表

第四篇：牛顿第二定律第一课时

司南版高中物理必修1教案设计

《牛顿第二定律》教学设计

第1学时

福建省石狮市石光华侨联合中学 刘一农

一．学习任务分析

1．教材的地位和作用

牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定律。”本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。

2．学习的主要任务：

本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法——控制变量法、图象法的应用。

3．教学重点和难点：

重点：①．知道决定物体加速度的因素。②．加速度与力和质量的关系的探究过程。

教学难点：

引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

二．学习者情况分析

在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动；具备一定的计算机操作能力，会应用CAI课件处理实验数据。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。

三．教学目标分析

根据上述对学习任务和学习者情况的分析，确定本节课教学目标如下： 1．知识与技能目标：

①．让学生明确物体的加速度只力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系；

②．培养学生获取知识和设计实验的能力； 2．过程与方法目标： ①．让学生体会探究过程

②．在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）；

3．情感、态度、价值观目标：

①．通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神。

②．让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。

四．教材处理与教学策略

在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：探究加速度与力、质量的关系；第二学时主要的任务是：建立牛顿第二定律并进行初步的应用。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：

1．自主学习与合作探究

改演示实验为学生分组探究实验。让学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时作出相应的调整。小组（4—6人一组），小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。

教师的策略是宏观调控整体教学进度，微观放活学生局部学习进程，让学生的学习有组织、有步骤地进行。

2．现代教学手段与启发式

在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，调动学生学习的积极性；同时利用CAI课件和校园网络处理实验数据，能有效地提高学习效率。

五．教学器材

教学设备：多媒体教室、课件

学生分组实验器材（探究包）：气垫导轨、气源、两个光电门和与之配套的数字计时器，滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。

六．教学过程设计

（一）创设情景、引入新课

视频展示：刘翔在雅典奥运会夺金的情景。教师：在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。这样做的科学道理在哪里？ 预测 学生讨论后得出的结论可能是：

质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。

说明

通过视频展示创设物理情景，激发学生的学习兴趣，同时渗透德育教育。

（二）提出猜想

教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢?请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。（同时教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发。）

（附图片内容如下：

★ 为何体操，跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小？

★ 从防止发生交通事故的角度考虑，说一说反超载的道理？

★ F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一，这样做有什么好处？

★ 神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞？）预测 学生有代表性的回答可能有以下几方面：（教师在学生分析的过程中板书归纳。）

1．与物体受到的外力的关系：

①．与物体受到的外力有关；例如：骑自行车刹车：用力刹车时，用的力越大、车越容易停下来，即：阻力越大，自行车减速的加速度越大。

②．与物体受到的外力无关；例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。

③．应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，受到合外力为零，因此、加速度也为零。

„„

2．与物体质量的关系：

与物体的质量有关；例如：人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度就较大。

„„

3．与物体运动的速度的关系

①．与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。

②．与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。

③．与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式a=(vt-v0)/t 可知，加速度与速度的大小无关。

„„

教师：引导学生总结得出猜想：物体的加速度只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。说明 学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

教师：引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。

说明 让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

引导学生深入探究a与F和m的定量关系。

（三）探究α与F、m的定量关系

1．确定研究方法

教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究与F、m的定量关系呢？ 预测 学生的分析可能如下： 分两步进行研究：

①．保持研究对象的质量m一定时，研究加速度a和合外力F的关系； ②．保持研究对象受到的合外力F一定时，研究加速度a和质量m的关系。然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出a与m、F三者之间存在的关系。

„„

教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

说明 初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

2．设计实验方案

教师进一步引导学生设计实验方案。让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

教师巡视给予必要的指导。„„

选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

预测

学生设计的实验方案可能是：

方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量M，测出小桶的质量与小桶中砝码m，把小桶与小桶中砝码的总重力mg当作小车受到的拉力F，从打点计时器打出的纸带上测量并算出△S，由△S=αT2计算出小车的加速度α。

11方案二：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量m，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作滑块受到的拉力F，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度，以及这一过程所用的时间t，再通过公式a=(vt-v0)/t算出滑块的加速度。

„„

说明 ①．在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。②．同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。③．在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作研究对象受到的拉力F1，这是有条件的，即m1＜＜M。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。④．在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

1（对待探究能力较差的学生可采用以下的引导方式：

教师：我们先研究加速度和外力F的定量关系。（即保持研究对象的质量m一定时，研究加速度和外力F的数量关系。）

教师进一步引导，使学生明确要在实验中研究、F的定量关系，必须想办法控制研究对象的质量不变的同时，测出加速度和外力F的值。

那么，我们应该如何把它付诸实施呢？你打算用哪些实验器材，怎样操作？应该测量哪些物理量，如何测量？请同学们根据课桌上放着的实验器材或者课桌上没有的实验器材，以小组为单位讨论设计一个探究方案。大家再交流。

为了让学生更有针对性地进行实验方案设计，把印好的探究任务表格分发给各组。

学生分组讨论、设计探究方案（要求学生把设计的方案简要地填写在表格上）。

让各小组派代表上台简要叙述本组的设计方案（用实物投影仪把学生写在表格上的方案投影出来），让全班同学进行交流。在大家互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。可能的讨论如下：

学生可能提出的方案一：以小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、弹簧称、刻度尺为器材，研究小车的运动。

教师引导学生讨论这一方案的可行性，让学生踊跃发表自己见解。

学生：要测加速度就必须施加外力使小车作匀加速直线运动。我用测力计测量力，用打点计时器测量加速度。

教师：其他同学对这个方案有什么意见？

学生：用手拉弹簧秤测量力，由于要使小车做匀加速运动，力的大小会出现变化，较难控制一定，不易测量。教师：其他同学还有别的测量力的方法吗？

学生：用钩码通过细线拉动小车，拉力不会变化，可将钩码的重力视作外力F，改变外力F只需改变钩码的重(质量)即可。

教师：大家认为可行吗？有问题请提出！学生：……

教师：更加精确的计算表明：只有在重物的质量m远小于小车的质量M时，才可近似认为重物所受的重力等于小车的拉力，即：拉力F≈mg。

学生：要求重物的质量m远小于小车的质量M，而用钩码拉动小车，相比之下，钩码的质量偏大。因此，要求改用质量相对较小的小沙桶。

教师：其他同学对这个方案还有意见（不同想法）吗？

教师启发：当小沙桶的质量远小于小车的质量时，小车与木版间的摩擦阻力就不能忽略了，这个问题如何解决？也就是说要如何消除摩擦力的影响？

教师启发学生。

学生：我采用将木版无滑轮的一端稍微垫高一些，用重力的分力来抵消摩擦力，直到小车不挂重物时能匀速运动为止。

教师：大家认为可行吗？其他同学还有什么不同的想法吗？ 学生：……

教师：小桶和沙的质量m1可用天平测出，这样的测量较为费时，是否有其它方法可以更快地知道提供拉力的物体的质量呢？

学生讨论后回答：先测出小桶的质量，用砝码来代替细沙，这就可以节约实验时间。

……

师生共同确定方案一如下：用小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平测出小桶的质量m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作小车受到的拉力F，从打点计时器打出的纸带上测量并算出△S，由△S=αT2计算出小车的加速度α。并通过改变小桶和砝码的质量m1来改变拉力的大小，每次实验时分别由测出的物理量算出其拉力F和加速度，就能判断加速度和物体受力之间存在的定量关系。

可能方案二：

教师：其他同学还有不同的设计方案吗？

教师从如何更好消除摩擦力的影响，并有效地测出加速度方面考虑，引导启发学生应用气垫导轨可以更有效的消除摩擦力的影响。

学生提出用气垫导轨和打点计时器组成的系统进行研究的方案。在教师的引导下学生通过讨论从而否定方案的可行性（不好操作和纸条受到气垫导轨气流影响较大）。

教师向学生介绍气垫导轨和光电门测时系统的优点及其使用。引导学生应用气垫导轨和光电门系统做为实验器材来研究。师生共同确定方案二如下：

以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出小桶的质量m1，把小桶与小桶中砝码的总重力m1g当作滑块受到的拉力F，用光电门和数字计时器测出滑块运动经过两个光电门时的速度、，以及这一过程所用的时间t，再通过公式算出滑块的加速度。并通过改变小桶和砝码的质量m1来改变拉力的大小，每次实验时分别由测出的物理量算出其拉力F和加速度，就能判断加速度和物体受力之间存在的定量关系。

……）

3、进行实验探究和数据处理

①．引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。师生共同确定用“方案二”进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

说明 “方案二”便于操作，且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤，有助于学生较为规范地完成实验。

②．介绍并演示CAI课件的功能

Ⅰ．数据计算：将测出、、t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度，将m1输入计算机后将自动算出合外力F；Ⅱ．自动描点连线制图的功能；Ⅲ．通过网络可达到数据共享。

③．学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机（使用移动PC并接入校园网）。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

④．调用多组学生的实验数据，让学生分析与F、与m的定量关系。初步得出：与F成正比，与m成反比（与1/m成正比）。⑤．引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。师生共同得出结论：与F成正比、与m成反比。

说明 在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中与m的关系可转变为与1/m的关系来做图。

（四）回顾总结 深化认识

学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法，归纳总结这节课的知识要点，提出自己在学习中存在的疑问。

教师答疑，深化知识。七．本设计主要特点：

本节课教学设计注重学生学习过程的亲身体验，体现了“做中学”和“关注学生能力发展”的教学思想。其主要特点是：

1．本节课把牛顿第二定律分为两个课时，改演示实验为学生分组探究实验，让学生有较充分的时间进行实验探究，有利于培养学生的能力。

2．利用CAI课件和网络来处理实验数据，能节约时间，提高学习效率；同时在课堂中采用多媒体课件做为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，有利于调动学生学习的积极性。

3．在学法上突出学生自主发现问题，开展合作探究，进行实验探索，引导分析总结等以学生为主体的特点。尤其关注课堂教学过程中学生个体差异产生新的教学资源并较好地进行利用，运用评价手段不断引导学生学习，较好地将新课程理念结合于教学实际中。

本节课教学设计内容充实，在实验操作能力分析归纳能力层面上对学生要求较高，课堂中学生出现的不确定因素也较多，要求教师要有较高的驾驽课堂能力。

第五篇：大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)（最终版）

大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)

大 学 物 理 实 验

实验报告

系别 数学系 年级 2010 专业 信息与计算 班级 10信计3班 姓名 张

三 学号 10094030** 组别 实验日期 2011-4-10

实验项目: 验证牛顿第二定律

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【实验题目】验证牛顿第二定律

【实验目的】

1.了解气垫技术的原理，掌握气垫导轨和计时计测速仪的使用方法。

2.掌握测速仪测速度、加速度方法。

3.验证牛顿第二定律。

【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写)

汽垫导轨(含气源等附件)、MUJ-5B型计时计数测速仪、电子天平

【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图)

1、速度测量

挡光片宽度Δs已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬时速度，即: ,sds,sv，,瞬时速度: lim,tdt,t,t,0

MUJ-5B计时仪能直接计算并显示速度。

,s2、加速度测量

设置两个光电门，测出挡光片通过两个光电门的速、度和挡光片在两光电vv12门间的运动时间t，即可测出加速度a。

vv,21a, t

MUJ-5B计时仪能直接计算并显示加速度。

3、牛顿第二定律验证

在右图由、构成的系统中，在阻力忽略不计mm12

时，有:

mg,(m，m)a212

F,Ma令，则有 F,mgM,m，m212

令M,m，m不变，改变F,mg(将砝码依次从滑块上移到砝码盘上，即可122

保证F增大，而M不变)，即可验证质量不变时，加速度与合外力的关系;令F,mg2

M,m，m不变，改变(在滑块上增加配重)，即可验证合外力不变时，加速度与质12

量的关系。

【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤)

1.气垫导轨的水平调节

可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。静态调平法:将滑块在2/11页

汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。

2.练习测量速度。

计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。

3.练习测量加速度

计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。

4.验证牛顿第二定律

(1)验证质量不变时，加速度与合外力成正比。

用电子天平称出滑块质量，测速仪功能选“加速度”，按上图所示放置滑m滑块

块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。

(2)验证合外力不变时，加速度与质量成反比。

计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码(即)，测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重m,10g2

块的质量均为m′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。

【数据处理】(数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图)

1、由数据记录表3，可得到a与F的关系如下:

由上图可以看出，a与F成线性关系，且直线近似过原点。

上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对

172,165,4.2%误差: 165

可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。

2、由数据记录表4，可得a与M的关系如下: 3/11页

由上图可以看出，a与1/M成线性关系，且直线近似过原点。

2直线的斜率表示合外力，由上图可得:F=9342gcm/s,实际合外力F=10克力

9800,934222=10g*980cm/s=9800gcm/s，相对误差:,4.7% 9800

可以认为，合外力不变时，在误差范围内加速度与质量成反比。

【实验结论与分析】(每个实验报告应有明确的实验结论或结果，本实验为验证性实验，应清楚表述实验的结论)

实验结论:根据数据处理结果，可以认为:在误差的范围内，实验与牛顿第二定律相符，即加速度与合外力成正比，与质量成反比。

实验分析:实验误差主要来源于以下方面:

1.导轨未完全调水平;

2.空气阻力的影响，细线、滑轮运动阻力的影响;

3.气流波动的影响;24.本地重力加速度近似取980cm/s。

5.砝码的质量误差。

空气等各种阻力对实验的影响可能是主要的。因为空气阻力一般与速度的二次方成正比，所以实验中拉力不能太大，否则加速度大，速度增加快，空气阻力增加也快;但拉力也不能过小，否则很小的阻力也会产生较大的影响。

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对多人一组的，应注明合作者 合作者: 无

怀 化 学 院 实 验 数 据 记 录 纸

实验名称: 验证牛顿第二定律

实验时间: 2011 年 * 月 * 日

___数学系__ _系 10 级 信计 专业 * 班 教师签名:

姓名 张 三 学号

100940****

数据记录: 表1 速度测量练习数据记录表2 3 4 5

v(cm/s)1

v(cm/s)2

表2 加速度测量练习数据记录表 m=_________g 滑块

2次数(cm/s)a砝码及盘质量(g)(cm/s)(cm/s)vv121 5

10

15

表3 验证加速度与合外力关系数据记录表 m= 139.8 g，M=m+5m= 165 g 滑块滑块0

22(g)(cm/s)maa(cm/s)2

m 28.42 29.02 28.64 28.85 28.31 28.65 0

2m 56.75 56.94 56.74 56.66 56.80 56.78 0

3m 85.23 85.47 85.00 85.48 85.47 85.33 0

4m 114.24 114.12 113.96 113.30 114.19 113.96 0

5m 142.87 143.59 142.97 142.88 143.36 143.13 0

表4 验证加速度与质量关系数据记录表 m= 10 g , m= 139.8 g，m’= 50 g 2滑块

22M(g)(cm/s)aa(cm/s)

m，m150 62.37 62.72 63.00 62.52 62.88 62.70 2滑块,m，m，m 200 47.57 47.01 47.32 47.39 47.30 47.32 2滑块,m，m，2m 250 38.64 38.02 38.24 38.20 37.95 38.21 2滑块,m，m，3m 300 31.53 31.45 31.44 31.45 31.52 31.48 2滑块,m，m，4m 350 27.29 27.11 27.26 27.04 27.00 27.14 2滑块5/11页