实验四 验证牛顿运动定律
一、实验原理
本实验的实验装置图如图所示：
1．保持质量不变，探究加速度跟物体受力的关系．
2．保持物体所受的力不变，探究加速度与物体质量的关系．
3．作出a－F图象和a－ 图象，确定其关系．
二、实验步骤
1．测量：用天平测量小盘和砝码的总质量m′和小车的质量m.
2．安装：按照实验装置图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一薄木块，使小车在不挂砝码和小盘的情况下能匀速下滑．
4．实验操作
(1)将小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，小车停在打点计时器处，先接通电源，后放开小车 ，打出一条纸带，取下纸带编号．并计算出小盘和砝码的总重力，即小车所受的合外力．
(2)保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的总质量m′，重复步骤(1)．
(3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.
(4)描点作图，作a－F图象．
(5)保持砝码和小盘的总质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤(1)和(3)，作a－图象．三、数据处理
1．计算小车的加速度时，可使用“研究匀变速直线运动”的方法．利用打出的纸带，采用逐差法求加速度．
2．作a－F图象、a－图象找关系．
四、注意事项
1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，要让小车拖着纸带运动．
2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．
3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．
4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．
5．作图象时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀分布在所作直线两侧．
6．作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位制中的单位．这样作图线时，坐标点间距不会过密，误差会小些．
7．为了提高测量精度
(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．
(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s.
五、误差分析
1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差．
2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要
小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．
3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．
