研究性学习论文(整)有关牛二实验.doc

永嘉中学研究性学习 牛顿第二定律改进实验 指导学科：物理 小组成员： ** 日期：2010-5-15 牛顿第二定律实验改进 ——论文分析 成员分工：组长:** 演讲者：** PPT制作者：*** 资料收集者：** 资料整理者: ** 撰写者:** 资料保管者:***** 指导老师：*** 摘要：现在的物理实验仪器不断地向高精度化方向发展。利用气垫导轨和数字计时器要比用斜面小车和打点计时器做“验证牛顿第二定律”的实验精确度提高了很多。但是，我们在实验中发现，为进一步提高实验精度，减小误差，还有可以改进的地方。那就是在改变力或质量时应考虑运动系统（滑块及附件，砝码和砝码盘等）的总质量。 关键词：牛顿第二定律 改进实验 研究对象：牛顿第二定律实验 研究时间：2009年10月份——2010年5月份 研究起因：书本上关于牛顿第二定律的实验存在一定的不足，需要改进。 研究目的：探究加速度、力和质量三者间的关系 方案设计：材料：气垫导轨、数字计时器、斜面、小车、打点计时器、砝码、天平、橡皮泥（或粉笔头） 实验方法：①利用控制变量法研究力、质量和加速度三者间的关系。 在质量不变的前提下，讨论力量和加速度的关系。 ②只有在砝码质量远远小于小车的质量的前提下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力，这是实验条件的保证。 ③利用代替法通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小，这是数据的处理方法，根据公式可知，在相同时间内，物体产生加速度之比等于位移之比。 实验操作： １、加速度和力关系 利用控制变量法，使系统总质量不变。 砝码质量远小于小车质量 首先，我们将所气垫导轨及计时器调整好，再取两个10克的砝码，一个放在砝码盘中，另一个用塑料胶带固定在滑块上，这样实验一次。然后，我们钭滑坡上的砝码和橡皮泥移到砝码盘中，使拉力变为原来的２倍，但质量不变，这样再实验一次。 实验次数 1 2 3 4 质量m（㎏） 0.2515 0.2515 0.2515 0.2515 合外力F(N） 0.21 0.145 0.12 0.05 位移x1（m） 0.04 0.04 0.04 0.04 位移x2（m） 0.04 0.04 0.04 0.04 位移x(m) 0.5 0.5 0.5 0.5 时间t1（s) 0.064 0.074 0.08 0.122 时间t2（s) 0.039 0.047 0.05 0.076 速度v1（m/s) 0.625 0.5405405 0.5 0.327869 速度v2（m/s) 1.025641 0.8510638 0.8 0.526316 加速度a(m/s2） 0.6613145 0.4321256 0.39 0.16951 F/m 0.8349901 0.5765408 0.477137 0.198807 结论：小车质量相同时，小车产生的加速度a与作用在小车上的力F成正比，即a∞F，且a的方向与F的方向相同。 ２、加速度和质量的关系 在研究加速度和质量的关系时，为了研究方便，我们第二次实验的质量是第一次实验的２倍。 在改变质量时，如果只使滑块的质量增大一倍，那么系统的总质量并不是原来的两倍，因此会产生一定的误差。为了减小误差，我们采取了如下做法： 首先，我们将仪器调整好后，在砝码盘中放上10克的砝码实验一次，然后在滑块上加上配重器件（橡皮泥），使滑块的质量等于原来的２倍，拉力保持不变，这样再实验一次。实践证明，经过这样改进后的实验结果很理想，误差较小。 实验次数 1 2 3 4 5 外力F(N） 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 质量m（㎏） 0.24 0.28 0.337 0.44 0.48 位移x1（m） 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 位移x2（m） 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 位移x(m) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 时间t1（s) 0.1 0.095 0.102 0.251 0.17 时间t2（s) 0.058 0.058 0.064 0.206 0.12 速度v1（m/s) 0.4 0.4210526 0.3921569 0.1593625 0.2352941 速度v2（m/s) 0.6896552 0.6896552 0.625 0.1941748 0.3333333 加速度a(m/s2） 0.3156243 0.2983389 0.236838 0.0123074 0.0557478 F/m 0.4166667 0.3571429 0.2967359