使用电火花打点计时器验证牛顿第二定律实验报告（数据处理部分）

1.用自由落体纸带研究匀变速直线运动规律

(1) 用两条纸带通过限位孔夹住墨粉盘，打开开关，纸带在重锤带动下做自由落体运动，打出纸带；

(2) 在纸带上取等间隔的几段，S1、S2……画出S-i图

(1)验证匀变速直线运动公式：∆s=C∆s1=S2-S1=1.80cm∆s2=s3-s2=1.50cm∆s3=s4-s3=1.50cm∆s4=s5-s4=1.70cm

由以上数据可知，在误差范围内，∆s为2.用常规方法验证牛顿第二定律（m<(1) 小车质量M一定，改变拉力F三次，打出四条纸带，分别求出相应的加速度a，画出a-F图并作误差分析。

小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8 𝑚/𝑠

2

砝码桶全重/g拉力(F/N）×10

‒2

4.24.11

54.90

65.88

9.59.31

纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

纸带1

S1(×10S2(×10S3(×10

‒2‒2‒2

纸带71.9502.1902.4300.00240.00240.0375

纸带22.1002.3902.6700.00290.00280.0445

纸带33.1203.5203.8600.00400.00340.0578

𝑚)𝑚)𝑚)𝑚)𝑚)

1.9102.1202.3200.00210.00200.0320

S2-S1(×10S3-S2(×10

‒2‒2

2

平均加速度a(𝑚/𝑠)

a-F图

0.070_0.060_0.050_0.040_0.030_0.020_0.010_0.000_00.010.02由图得，斜率

1

k=4.8073，M’=𝑘=0.208kg，相对不确定度

│0.208‒0.193│

0.193E==7.8%

误差分析：摩擦力没有完全平衡，轨道不平整导致的运动过程中受力不一

致。

(2)拉力F一定，改变小车质量三次，打出四条纸带，分别求出相应加速度a，画出

1

a-𝑀图并作误差分析。

砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8 𝑚/𝑠，则拉力F=5.88×10小车重M/kg

1/M

0.1935.181347

0.2034.926108

0.2134.694836

2‒2

N0.2234.484305

纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

纸带2

S1(×10S2(×10S3(×10

‒2‒2‒2

纸带42.262.623.020.00360.0040

纸带52.422.743.080.00320.00340.0516

纸带62.142.372.590.00230.00220.0352

𝑚)𝑚)𝑚)𝑚)𝑚)

2.102.593.130.00490.00540.0805

S2-S1(×10S3-S2(×10

‒2‒2

2

平均加速度a(𝑚/𝑠)

0.0594

a-(1/M)图：

0.0900_0.0800_0.0700_0.0600_0.0500_0.0400_0.0300_0.0200_0.0100_0.0000_4.44.54.64.74.84.955.15.25.3横坐标为1/M，纵坐标为平均加速度a

由图得，斜率F=k=0.062，，相对不确定度

│0.062‒0.0588│

0.0588E==5.4%

误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。3.用整体法验证牛顿第二定律（m<(1)保持M+m=203.3g一定，改变拉力F三次，打出四条纸带，分别求出相应的加速带a，画出a-F图并作误差分析。

小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8 𝑚/𝑠砝码桶全重/g拉力(F/N）×10

‒5

2

4.24.11

54.90

65.88

9.59.31

纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

纸带8

S1(×10

‒2

纸带91.5001.7702.070

纸带102.3103.0403.7200.00730.00680.1102

纸带113.1204.8206.3300.01700.01510.2508

𝑚)

1.6101.6701.7500.00060.00080.0109

‒2

S2(×10𝑚)

S3(×10

‒2

𝑚)𝑚)𝑚)

S2-S1(×10S3-S2(×10

‒2‒2

0.00270.00300.0445

2

平均加速度a(𝑚/𝑠)

a-F图：

0.3000_0.2500_0.2000_0.1500_0.1000_0.0500_0.0000_00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1横坐标为F，纵坐标为a

由图得，斜率

1

k=4.6174，M+m=𝑘=0.217kg，相对不确定度

│0.217‒0.203│

0.203E==6.9%

误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。

(2)拉力F一定，改变小车质量三次，打出四条纸带，分别求出相应加速度a，画出

1

a-𝑀+𝑚图并作误差分析。砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8 𝑚/𝑠，则拉力F=5.88×10

2‒2

N

小车与砝码重M+m/kg

1/M+m

0.1935.181347

0.2034.926108

0.2134.694836

0.2234.484305

纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

纸带2

S1(×10S2(×10S3(×10

‒2‒2‒2

纸带42.262.623.02

纸带52.422.743.08

纸带62.142.372.59

𝑚)𝑚)𝑚)

2.102.593.13

S2-S1(×10S3-S2(×10

‒2‒2

𝑚)𝑚)

0.00490.00540.0805

0.00360.00400.0594

0.00320.00340.0516

0.00230.00220.0352

2

平均加速度a(𝑚/𝑠)

a-(1/M+m)图

0.0900_0.0800_0.0700_0.0600_0.0500_0.0400_0.0300_0.0200_0.0100_0.0000_4.34.44.54.64.74.84.955.1由图得，斜率F=k=0.0656，，相对不确定度

│0.0656‒0.0588│

0.0588E==11。6%

误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。