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第 11 讲 实验：验证牛顿第二定律
——划重点之精细讲义系列
一．实验目的
1．学会用控制变量法研究物理规律．
2．验证牛顿第二定律．
3．掌握利用图象处理数据的方法．
二．实验原理
探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，
即先控制一个参量——小车的质量 M不变，讨论加速度a与力F的关系，
再控制砝码和小盘的质量不变，即力 F不变，改变小车质量M，讨论加速
度a与M的关系．
三．实验器材
打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、
砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．
四．实验步骤
1. 用天平测量小盘的质量m 和小车的质量M .
0 0
2．把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打
点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路．
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态，
这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上
的分力平衡．
4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，小盘里放砝码，先接通
电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点．计算小盘和砝码
的重力，在小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以认为等于小
车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填
入表(一)中．
5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次．
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，
让小车在木板上滑动打出纸带．计算砝码和小车的总质量 M，并由纸带计
算出小车对应的加速度．
7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6，并将所对应的质量和加速度填
入表(二)中．
表(一)
实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N
1
2
3
4
表(二)
实验次数 a/(m·s－2) 小车和砝码的总质量M/kg /(kg－1)
1
2
3
4
五．数据处理
1．由表(一)中数据画出a－F关系图象如右图所示．
通过a－F关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比．
2．由表(二)中数据画出a－M图象及a－图象，如图甲、乙所示．
通过a－M和a－关系图象，我们可以得出小车的加速度 a与质量M成
反比，与质量的倒数成正比．
六．误差分析
1．因实验原理不完善引起的误差
以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg＝(M＋m)a；以小车为研究对
象得F＝Ma；求得F＝·mg＝·mg
