试验牛顿第二定律验证.doc

实验一牛顿第二定律的考证一、实验目的1．熟习气垫导轨的结构，掌握正确的使用方法2．熟习光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统丈量时间的方法3．学会丈量物体的速度和加快度4．考证牛顿第二定律二、实验仪器气垫导轨，气源，通用电脑计数器，游标卡尺，物理天同等三、实验原理牛顿第二定律的表达式为F＝ma（2－6－1）考证此定律可分两步（1）考证m一准时，a与F成正比2）考证F一准时，a与m成反比把滑块放在水平导轨上滑块和砝码相连挂在滑轮上，由砝码盘、滑块、砝码和滑轮构成的这一系统，其系统所遇到的合外力大小等于砝码（包含砝码盘）的重力W减去阻力，在本实验中阻力可忽视，所以砝码的重力W就等于作用在系统上合外力的大小系统的质量m就等于砝码的质量m1、滑块的质量m2和滑轮的折合质量I2的总和，按牛顿第二定律rIW(m1m2r2)a在导轨上相距S的两处搁置两光电门k1和k2，测出此系统在砝码重力作用下滑块经过两光电门和速度v1和v2，则系统的加快度a等于av22v12（2－6－2）2S在滑块上搁置双挡光片，同时利用计时器测出经两光电门的时间间隔，则系统的加快度为a1(v22v12)d2(1212)（2－6－3）2S2St2t1此中d为遮光片两个挡光沿的宽度如图2－6－1所示。

在此丈量中实质上测定的是滑块上遮光片（宽d）经过某一段时间的均匀速度，但因为d较窄，所以在d范围内，滑块的速度变化比较小，故可把均匀速度当作是滑块上遮光片经过两光电门的刹时速度相同，假如t越小（相应的遮光片宽度d也越窄），则均匀速度越能正确地反应滑块在该时刻运动的刹时速度d图 2－6－1四、实验内容1．察看匀速直线运动（1）第一检查计时装置能否正常将计时装置与光电门连结好，要注意套管插1头和插孔要正确插入将两光电门按在导轨上，双挡光片第一次挡光开始计时，第二次挡光停止计时就说明光电计时装置能正常工作；（2）给导轨通气，并检查气流能否均匀；（3）选择适合的挡光片放在滑块上，再把滑块置于导轨上；（4）调理导轨底座调平螺丝，使其水平只需导轨水平，滑块在导轨上的运动就是匀速运动，只假如匀速运动，关于同一个挡光片而言，滑块经过两光电门的时间就相等，即t1t22．考证牛顿第二定律（1）保证系统的总质量不变时，考证加快度与外力的关系1）调整气垫导轨，让滑块能在气垫导轨上作匀速运动将两个光电门置于相距80cm的地点上；2）把系有砝码盘的轻质细线经过滑轮和滑块儿相连，在滑块上放入11g砝码，用天平测得系统的总质量m，用卡尺测出遮光片两挡光沿的宽度d，推进滑块并测量滑块经过两光电门的时间t和t，而后算出1、v2，（v1d，v2d）并算出12vt1t2加快度a；3）从滑块上取下1g砝码加至盘中，测出滑块经两光电门的时间t1、t2和所对应的速度v1、v2；砝码，放入砝码盘中，求出1，a2。

4）从滑块上每次取下2ga（2）保持外力不变（即砝码盘与砝码的总质量不变），改变滑块质量，研究系统质量与加快度的关系1）调理两光电门之间的距离；2）令m1＝10g不变，改变m2，在滑块上每次增添20g砝码，分别测出滑块经光电门k1、k2处的时间t1、t2，由此数据算出v1、v2、a五、数据办理1．自拟表格记录在保持系统总质量不变的条件下，测出加快度与外力之间的有关数据并用作图法办理数据，考证加快度与外力之间的线性关系2．自拟表格记录在外力不变的条件下，测出系统质量与加快度的有关数据并用作图法办理数据，考证加快度与质量之间的反比关系2实验二液体表面张力系数的测定（用拉脱法）一、实验目的1．使用拉脱法测定室温下水的张力系数2．学会使用焦利氏秤丈量细小力的方法二、实验仪器焦利氏秤，砝码，烧杯，温度计，酒精灯，蒸馏水，游标卡尺焦利氏秤是本实验所用主要仪器，它其实是一个倒立的精细的弹簧秤如图所示仪器的主要部分是一空管立柱A和套在A内的能上下挪动的金属杆B，B上有毫米刻度，其横梁上挂有一弹簧D，A上附有游标C和能够挪动的平台H（H固定后，经过螺丝S微调上下地点），G为十字线，M为平面镜，镜面有一标线，F为砝码盘。

实验时，使十字线G的地点不变转动旋钮E可控制B和D的起落，进而拉伸弹簧，确立伸长量，依据胡克定律能够算出弹力的大小焦利氏秤上常附有三种规格的弹簧可依据实验时所测力的最大数值及丈量精细度的要求来采纳三、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然缩短，如同紧张的弹性薄膜因为液面缩短而产生的沿着切线方向的力称为表面张力假想在液面上作长为L的线段，线段双侧液面便有张力f相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比即有f＝αL（3－9a－1）比率系数α称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm－１将一表面干净的长为Ｌ、宽为d的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，而后慢慢提起一张水膜，当金属片将要离开液面，即拉起的水膜将要破碎时，则有F=mg+f（3－9a－2）式中Ｆ为把金属片拉出液面时所用的力；mg为金属片和带起的水膜的总重量；f为表面张力此时，f与接触面的四周界限2（L＋d）,代入（3－9a－2）式中可得F mg（3－9a－3）2(Ld)BCDMGFAH若用金属环取代金属片，则有Fmg（3－9a－4）E(d1d2)S式中d1、d2分别为圆环的内外直径图3－9a－13实验表示，α与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，α值越小，液体含杂质越多，α值越小，只需上述条件保持必定，则α是一个常数，所以丈量α时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。

四、实验内容1．依照如图3－9a－1所示安装好仪器，挂好弹簧，调理三脚底座上的螺丝，使金属管A、竖直弹簧D相互平行，转动旋钮E使三线对齐，读出游标０线对应在Ｂ杆上刻度的数值Ｌ02．丈量弹簧的倔强系数K挨次将质量为1.0g，2.0g，3.0g，9.0g的砝码加在下盘内转动旋钮E，每次都从头使三线对齐，分别记下游标０线所指示在B杆上的读数L1、L2、L9，用逐差法求出弹簧的倔强系数K1＝5g/（L5－L0）、K2＝5g/（L6－L1）、K3＝5g/（L7－L2）、K4＝5g/（L8－L3）、K5＝5g/（L9－L4），K＝（K1＋K2＋＋K5）/5（3－9a－5）3．测（F－mg）值将金属片（常用金属丝U形框）认真擦洗干净，此时再放在酒精灯上烘烤一下，而后把它挂在砝码盘F下端的一个小钩子上，转动旋钮E使三线对齐，记下此时游标０线指示B杆上读数S0把装有蒸馏水的烧杯置于平台H上，调理平台地点，使金属片浸入水中，转动H下端旋钮S使H慢慢降落，因为水的表面张力作用，上边已调好的三线对齐状态遇到破坏，需要从头调整使三线对齐而后再使H降落一点，重复方才的调理，直到Ｈ略微降落，金属片脱出液面为止，记下此时游标０线所指示的B杆上读数S，算出（S－S0）值，即为在表面张力作用下，弹簧的伸长量，重复丈量五次，求出（S－S0）的均匀值(SS0)此时有FmgK(SS0)（3－9a－6）式中K为（3－9a－5）式中所示弹簧的倔强系数，将（3－9a－6）代入（3－9a－3）式中可得K(SS0)（3－9a－7）2(Ld)4．用卡尺测出L、d值，将数据代入（3－9a－7）式中即可算出水的α值。

再丈量蒸馏水的温度，可查出此温度下蒸馏水的标准值α，并做比较实验时应注意以下几点：（1）因为杂质和油污可使水的表面张力明显减小，所以务必使蒸馏水、烧杯、金属片保持干净实验前要对装蒸馏水的烧杯、金属片进行洁净办理，挨次用NaOH溶液→酒精→蒸馏水将以上器具冲洗干净，烘干后备用2）洁净后的器具，切勿用手触摸，应有摄子拿出或寄存五、数据办理自拟表格记录数据，并依据公式求出水的表面张力系数α的值注：水的表面张力系数α＝（70－0.15t）×10—3N·m－１，t为摄氏度，4实验三扭摆法测定物体转动惯量转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度,是表示刚体特征的一个物理量.刚体转动惯量除了与物体质量有关外,还与转轴的地点和质量散布(即形状、大小和密度分布 )有关假如刚体形状简单，且质量散布均匀，能够直接计算出它绕特定转轴的转动惯量关于形状复杂,质量散布不均匀的刚体,计算将极为复杂,往常采纳实验方法来测定,比如机械零件,电动机转子和枪炮的弹丸等转动惯量的丈量,一般都是使刚体以必定形式运动,经过表征这类运动特色的物理量与转动惯量的关系,进行变换丈量.本实验使物体作扭转摆,由摇动周期及其余参数的测定计算出物体的转动惯量。

一、实验目的1、用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较2、考证转动惯量平行轴定理二、实验原理扭摆的结构如图1所示，在垂直图（1）轴1上装有一根薄片状的螺旋弹簧 2，用以产生恢复力矩在轴的上方能够装上各样待测物体垂直轴与支座间装有轴承，以降低磨擦力矩3为水平仪，用来调整系统均衡52IO＋mx称为转动惯量的平行IO时，当转轴平将物体在水平面内转过一角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作来回扭转运动依据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度θ成正比，即M＝－Kθ（1）式中，K为弹簧的扭转常数，依据转动定律M＝Iβ即M（）2I式中，I为物体绕转轴的转动惯量，β为角加快度，令。