用DIS实验系统探究牛顿第二定律实验报告.docx

          用DIS实验系统探究牛顿第二定律实验报告                    ◆实验目的验证加速度与拉力的正比关系验证加速度与质量的反比关系◆实验原理由牛顿第二运动定律：F=Ma，当M不变时，F∝a由牛顿第二运动定律：F=Ma，在F不变的情况下，a与M成反比关系◆实验器材朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平、小砂桶等◆实验装置图◆实验过程与数据分析一、验证加速度与拉力的正比关系1.使用DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道2.在小车上安装宽度为0.020m的挡光片，将小车放在轨道的一端，轻推小车使其自由下滑，调整轨道的倾斜角，观察小车通过两光电门时的挡光时间，直至两时间非常相近为止3.用天平称出小砂桶的质量（kg），轨道的另一端安装力学轨道附件中的滑轮系统，将砂桶悬挂在滑轮下方（图1-2），并通过牵引绳与小车连接，对小车施加拉力（图1-1）图1-1）（图1-2）4.逐次增加小砂桶的质量并记录数值(给砂桶加实验天平的砝码），使其对小车施加的拉力逐次增大，测出不同拉力下加速度的值。

5.在计算表格中，增加变量“m1”，代表小砂桶的总质量，并输入相应数值打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认变量为t126.输入计算“拉力”的自由表达式“F=m1*9.8”（N），得出实验结果图1-3）7.点击“绘图”，选择X轴为“F”，Y轴为“a”，可见所获得的数据点呈线性分布特征点击“线性拟合”，得一条非常接近原点的直线，从而可以验证：在质量不变的情况下，拉力与加速度成正比图1-4）注意：需注意调节滑轮的高度，使牵引绳平行于轨道建议：称出小车的质量，利用本次实验结果，计算Ma的值，比较与拉力的大小，分析产生误差原因二、验证加速度与质量的反比关系1.用天平称量出小车的净质量（本次实验为0.2200kg）2.调整轨道水平3.将小钩码通过牵引绳与小车连接，使之滑动4.在小车上放置不同数量的配重片（每片质量为50.5g），保证其它条件不变，利用实验十的方法测出小车加配重片后质量发生变化时对应的不同加速度图2-25.在“计算表格”中，定义变量“m”表示小车与配重片的总质量，并输入其值输入自由表达式“Fx=1/m”计算出质量的倒数输入求加速度的公式得出计算结果。

6.点击“绘图”，选择X轴为“m”，Y轴为“a”，得到a-m图线图2-3图2-47.如图11-2中小图所示，测量获得的数据点在坐标系中的排列呈现出明显的双曲线特征，选择“反比拟合”，得到的拟合图线（大图）验证了对数据点排列规律的猜测8.重新选择X轴为“1/m”，发现得到的实验数据点的排列呈线性分布特征，点击“线性拟合”，得到一条非常接近原点的直线9.分析上述结果，说明加速度a与小车的总质量m的倒数成正比，即加速度a则与小车质量m成反比三、实验结论1.所受外力一定时，质量和加速度成反比2.质量一定时，加速度和所受外力成正比四、误差分析本实验误差的主要来源包括：1.小车的摩擦力是否抵消掉了2.小车质量和砂袋质量时候是否合理3.绳子与滑轮之间的摩擦力注意事项：1.实验中始终要求砂和砂桶的总质量（m）远小于小车和砝码的总质量（M），一般情况下要满足10m＜M只有这样，砂和砂桶的总重力才能视为小车所受的拉力2.平衡摩擦力时不要挂小桶，平衡摩擦力是使小车重力沿斜面的分力与小车运动时所受到的所有摩擦力相平衡3.由于a～M图像是一条曲线，难以判断a和M之间的函数关系，从而难以确定a与M的定量关系从已知的理论看，a～图像应该是一条直线，为了便于对实验结果作出直观判断，本实验中作a～图像，而不是作a～M图像。