驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)方法以及原理說(shuō)明

<1<1驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)方法以及原理說(shuō)明1、實(shí)驗(yàn)方法采用控制變量法，即當(dāng)研究的某個(gè)物理量與兩個(gè)以上的其他物理量的變化有關(guān)時(shí)，分別研究該物理量與其中一個(gè)物理量之間的變化關(guān)系，而設(shè)法控制其他物理量不發(fā)生變化的一種方法。紙帶接電湧本實(shí)驗(yàn)中，小車加速度a的大小、方向由外力F、小車質(zhì)量M共同確定。研究加速度a與F及M的關(guān)系時(shí)：（1）控制小車的質(zhì)量M不變，討論a與F的關(guān)系。（2）再控制砂和砂桶的質(zhì)量不變即F不變，改變小車的質(zhì)量M,討論a與M的關(guān)系。（3）綜合起來(lái)，得出a與F、M之間的定量關(guān)系。2、實(shí)驗(yàn)思想方法（等效法）小車在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)由于要受到摩擦阻力作用，且在改變小車質(zhì)量時(shí)摩擦阻力隨之改變，這將給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很多麻煩。例如，要測(cè)知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)，計(jì)算每改變小車質(zhì)量后的摩擦阻力，或每改變小車質(zhì)量后都用“牽引法”調(diào)試平衡。本實(shí)驗(yàn)中，巧妙地采用了平衡摩擦阻力的方法：將長(zhǎng)木板一端墊起，讓小車重力沿斜面的分力把摩擦阻力平衡掉，即等效于小車不受擦擦阻力作用，繩對(duì)小車的拉力即為車所受的合外力。同時(shí)小車質(zhì)量改變后無(wú)需重新調(diào)試，從而簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)程序及計(jì)算過(guò)程。3、實(shí)驗(yàn)的必要條件（1）小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂及桶的總質(zhì)量m從而近似認(rèn)為對(duì)小車的拉力T等于砂及桶的重力mg。注意：嚴(yán)格地說(shuō)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力T并不等于砂和砂桶的重力mg,而是^噸。推導(dǎo)如下：對(duì)砂桶、小車整個(gè)系統(tǒng)有：mg=+用）口①對(duì)小車:②由①②得：T血卄噸

T<mg若允許實(shí)驗(yàn)誤差在5%之內(nèi)，則由測(cè)蠱値-真?zhèn)嶮—^100%=^100%測(cè)蠱値-真?zhèn)嶮—^100%=^100%M+m由此，在實(shí)驗(yàn)中控制滋（一般說(shuō):址》）時(shí)，貝y可認(rèn)為，由此造成的系統(tǒng)誤差小于5%。4、數(shù)據(jù)處理（圖像法）在畫(huà)和圖像時(shí)，多取點(diǎn)、均分布，達(dá)到一種統(tǒng)計(jì)平均以減小誤差的目的。同時(shí)注意不分析總一皿圖像，因?yàn)閮烧叱刹怀煞幢汝P(guān)系不易直接觀察。5、實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)以小車為研究對(duì)象，以砂桶重力替代牽引力，產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差。要消除這種誤差,可以以小車與砂桶組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象。則該系統(tǒng)質(zhì)量（也+杭），系統(tǒng)所受拉力「牠。驗(yàn)證a與F關(guān)系時(shí)，要保證（蟲(chóng)+湖恒定，可最初在小車上放幾個(gè)小砝碼，逐一把小砝碼移至砂桶中，以改變每次的外力；驗(yàn)證a與總質(zhì)量（"+吻的關(guān)