牛二定律实验器材的精度 牛二定律是实验定律吗

莫娜号 1

求牛二定律

【公式:F=ma】

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牛二定律实验器材的精度 牛二定律是实验定律吗


1.定律内容:物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。而以物理学的观点来看,牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”。即动量对时间的一阶导数等于外力之和。

2.公式:F合=ma

牛顿原始公式:F=Δ(mv)/Δt(见牛顿《自然哲学之数学原理》)。即,作用力正比于物体动量的变化率,这也叫动量定理。在相对论中F=ma是不成立的,因为质量随速度改变,而F=Δ(mv)/Δt依然使用。

3.几点说明:

(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消失。

(2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向为正方向。

(3)根据力的作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物本所受各力正交分解[1],在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。

4.牛顿第二定律的六个性质:

(1)因果性:力是产生加速度的原因。

(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受核外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。

(3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。

(4)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。

(5)性:作用在物体上的各个力,都能各自产生一个加速度,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。

(6)同一性:a与F与同一物体某一状态相对应。 适用范围1.当考察物体的运动线度可以和该物体的德布罗意波长相比拟时,由于测不准原理,物体的动量和位置已经是不能同时准确获知的量了,因而牛顿动力学方程缺少准确的初始条件无法求解。也就是说经典的描述方法由于测不准原理已经失效或者需要修改。量子力学用希尔伯特空间中的态矢概念代替位置和动量(或速度)的概念来描述物体的状态,用薛定谔方程代替牛顿动力学方程(即含有力场具体形式的牛顿第二定律)。 用态矢代替位置和动量的原因是由于测不准原理我们无法同时知道位置和动量的准确信息,但是我们可以知道位置和动量的概率分布,测不准原理对测量精度的限制就在于两者的概率分布上有一个确定的关系。 2.由于牛顿动力学方程不是洛伦兹协变的,因而不能和狭义相对论相容,因而当物体做高速移动时需要修改力,速度,等力学变量的定义,使动力学方程能够满足洛伦兹协变的要求,在物理预言上也会随速度接近光速而与经典力学有不同。但我们仍可以引入“惯性”使牛顿第二定律的表示形式在非惯性系中使用。例如:如果有一相对地面以加速度为a做直线运动的车厢,车厢地板上放有质量为m的小球,设小球所受的合外力为F,相对车厢的加速度为a',以车厢为参考系,显然牛顿运动定律不成立.即 F=ma'不成立 若以地面为参考系,可得 F=ma对地 式中,a对地是小球相对地面的加速度.由运动的相对性可知 a对地=a+a' 将此式带入上式,有 F=m(a+a')=ma+ma' 则有 F+(-ma)=ma' 故此时,引入Fo=-ma,称为惯性力,则F+Fo=ma' 此即为在非惯性系中使用的牛顿第二定律的表达形式.

由此,在非惯性系中应用牛顿第二定律时,除了真正的和外力外,还必须引入惯性力Fo=-ma,它的方向与非惯性系相对惯性系(地面)的加速度a的方向相反,大小等于被研究物体的质量乘以a。

注意:

当物体的质量m一定时,物体所受合外力F与物体的加速度a是成正比的是错误的,因为是合力决定加速度。但当说是物体的质量m一定时,物体的加速度a与物体所受合外力F成正比时则是正确的。

探究牛二定律实验中为什么要求小车的质量远远大于砝码的质量

这个实验是把重物的重力看做合外力F,然后设小车质量为M,那么加速度就是a=F/M了。

其实这个公式是不完整的。重物是和小车一起运动的,和小车具有同样的加速度,所以真正的情况是重物的重力使得小车和重物同时具有相同加速度,所以完整的公式应为a=F/(m+M),其中m为重物的质量。当M远大于m时,即小车质量远大于重物质量时,m的影响可以被忽略,于是有了书上给出的a=F/M公式。

所以a=F/M成立的前提是小车质量远大于重物质量。若m不是远小于M,则公式应是完整版的a=F/(m+M)。

牛顿第二定律实验 为什么砝码和砝码盘的质量要远小于小车呢? 说明白点。。。我晕闷

设小车的质量为M,砝码的质量为m,要验证的公式为a(实验测得)=mg/M(计算得到);

但是实际上,砝码提供的力不仅仅给小车提供加速度,也包括它本身,所以公式应为

mg=(M+m)a,即a=mg/(M+m),分式上下同时除以M得a=(mg/M)/(1+m/M);

显然当M远大于m时,分母约为1,得到a约等于mg/M;

所以,M越大于m,验证的效果就会越好。

因为实验中用牛顿第二定律,实际上m是砝码和砝码盘、小车的质量之和,砝码和砝码盘的质量属于误,砝码和砝码盘的质量远小于小车,减小误

高中物理在研究牛顿第二定律的时候做的那个实验中为什么一定要保证小车的质量远远大于小盘和砝码的质量

首先要说明一点

这么做是为了平衡这个实验原理上的误

因为绳子真正拉小车的力不是小盘和砝码的重力和

因为小盘和砝码有自己的加速度

所以实际的拉力是其重力

减去自己的加速度

即小车的加速度

但是这个实验让你用这种带误的式子去算

你也没办法

如果小车质量非常大的话

小盘和砝码质量就可以忽略不计

这种误也就可以非常有效的减小了

希望你能明白

O(∩_∩)O~

牛顿第二定律实验的原理,目的,实验结果,分别是什么???

【实验目的】验证牛顿第二定律,就是验证:(1)物体质量一定时,加速度与合外力成正比;(2)合外力一定时,物体的加速度与质量成反比。

【实验原理】1、保持研究对象(小车)的质量(M)不变,改变砂桶内砂的质量(m),即改变牵引力测出小车的对应加速度,用图像法验证加速度是否正比于作用力。2、保持砂桶内砂的质量(m)不变,改变研究对象的质量(M),即往小车内加减砝码,测出小车对应的加速度,用图像法验证加速度是否反比于质量。

【实验器材】附有定滑轮的长木板、薄木垫、小车、细线、小桶及砂、打点计时器、低压交流电源、导线、天平(带一套砝码)、毫米刻度尺、纸带及复写纸等。

【实验步骤】1、用天平测出小车和小桶的质量M0和m0,并记录数值;2、按照要求安装实验器材,此时不把悬挂小桶用的细绳系在车上,即不给小车加牵引力;3、平衡摩擦力,在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木板,并反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后,小车在斜面上的运动可以保持匀速直线运动状态为止。4、记录小车及车内所加砝码的质量;称好砂子后将砂倒入小桶,把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶;此时要调整定滑轮的高度使绳与木板平行;接通电源,放开小车,待打点计时器在纸带上打好点后,取下纸带,做好标记。5、保持小车的总质量不变,改变砂的质量(均要用天平称量),按步骤4中方法打好纸带,做好标记。6、在每条纸带上选取一段比较理想的部分,分别计算出加速度值。7、用纵坐标表示加速度,横坐标表示作用力(即砂和砂桶的总重力mg),根据实验结果画出相应的点,如果这些点在一条直线上,便证明了质量一定的情况下,加速度与合外力成正比。8、保持砂和桶的质量不变,在小车上加砝码(需记录好数据),重复上面的实验步骤,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度,横坐标表示小车及砝码的总质量的倒数,根据实验结果画出相应的点,如果这些点在一条直线上,就证明了合外力一定的情况下,加速度与质量成反比。

【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,但小车要挂纸带并接通打点计时器;有两个作用:一是从纸带上打出的点子来判断小车是否匀速运动,二是在平衡摩擦力时也要平衡振针和纸带之间的摩擦(如果使用电火花计时器,该摩擦可以忽略)。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、在每次打过点的纸带上,都要注明小车的质量和拉力数值,以免在分析数据时造成错误。4、小车每次释放前应靠近打点计时器,且先接通电源再释放小车;小车停止运动前应按住小车。5、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。6、作图像时,要使尽可能多的点子在直线上,不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线两侧,其目的是在数据处理时尽量减少偶然误

【 实验结论】:物体的加速度跟作用在物体上的力成正比,跟物体的质量成反比。

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