实验四：验证牛顿第二定 律
实验目的: 验证牛顿第二定律。
实验原理:
1．如图所示装置，保持小车质量M不变，改
变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的
牵引力F(当m<<M时，F=mg近似成立)，测出
小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速
度和力的关系a-F图线，验证加速度是否与外
力成正比。
M 纸带
单位:（cm）
木块 纸带 打点计时器
s1 s2 s3
s4 s5 甲
s6
重物
乙
解： （1）木块的加速度，
a
（S4
S5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
S6） (S1 9T02
S2
S3 )
（2）细线对木块的拉力
T
mg
ma
mg
m
(
S4
S5
S6 ) ( 9T02
S1
S3
S3
)
（3）为了减少误差, 应采取的措施：
木块的质量应远大于重物的质量 ；
A1
从静止开始下滑至斜面底端A2， 记下所用的时间t
A2
② 用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度
a=____2__s/_t_2____。
③mg，用则米小尺车测所量受A1的相合对外于力AF2的＝高_m_h_g。_h_/设_s_小_。车所受重力为
④ 改变 斜面倾角（或填h的数值） ，重复上述测量。 ⑤ 以h为横坐标， 1 / t2 为纵坐标，根据实验数据作图。 如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一 定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比” 这一规律。
打点计时器
m
2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减 砝码, 改变小车的质量M，测出小车的对应加速 度a, 由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的 关系a-M-1图线, 验证加速度是否与质量成反比 。
实验器材:小车，砝码，小桶，砂, 细线， 附有定滑轮的长木板,垫块，打点计时器， 低压交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平 及砝码，米尺。
4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂 ，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。把细线 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点,取 下纸带,在纸带上写上编号.
5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用 天平称量），按步骤4再做5次实验。
6．算出每条纸带对应的加速度的值。
木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引
下，木块在木板上向左做匀加速运动.图甲给出了打点
计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距
离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交
流电周期为T0. 根据给以上数据求：
（1）木块的加速度a=
.
（2）细线对木块的拉力T=
.
（3）为了减少误差,你认为应采取什么措施? 电源插头
D图： 没有平衡摩擦力或木板的倾角过小 。
14．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与 它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材
如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计
时器一个、米尺。
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤 （不考虑摩擦力的影响）：
① 让小车自斜面上方一固定点A1
实验步骤:
1．用调整好的天平测出小车和小桶的质 量M和m ，把数据记录下来。
2．按如图装置把实验器材安装好，只是 不把挂小桶用的细线系在小车上，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 下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小 车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态 （可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。
7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力 F，即砂和桶的总重力(m+m')g，根据实验结 果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图 线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质 量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，
重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度,
（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过 程中，某同学设计的方案是：
① 调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量 此时A1点相对于斜面底端A2的高度ho。 ② 进行（1）中的各项测量。 ③ 计算与作图时用（h－ho）代替h。
M
打点计数器
纸带
m
（2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究做
加速度与质量的关系,以下做法错误的是:( ACD )
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定 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，再接通打点计时器电源 D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，
3．作图时应该使所作的直线通过尽可能 多的点,不在直线上的点也要尽可能对称 地分布在直线的两侧，但如遇个别特别 偏离的点可舍去。
11．(10分)在探究加速度与物体质量、物体受力的关
系实验中，实验装置如图乙所示：一木块放在水平光
滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固
定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m .
直接用公式 a＝mg/M求出。 （3）在保持小车及车中的砝码质量质量M一定，探究加
速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不
当，二位同学得到的a―F关系
a
a
分别如下图C、D所示(a是小车
的加速度.F是细线作用于小车 的拉力)。其原因分别是：
F
F
0C 0 D
C图： 平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了 ，
实验前将木板右端稍垫高，直至木块在细线未挂 上重物时能沿木板匀速下滑 。
11．在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关 系时,采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码 质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小 车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打 上的点计算出：
(1)当M与m的大小关系满足 m<<M 时，才可以 认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。
用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码
总质量的倒数
1 M M
,在坐标平面上根据实验结果描
出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线,
就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它
的质量成反比。
注意事项:
1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总 质量的1/10，为什么？
2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应 连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度 ，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表 明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分 力平衡。