[实用新型]牛顿第二定律验证装置

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种牛顿第二定律验证装置。 

背景技术

在中学和大学的力学实验，通常用重物拉小车在平面或者气垫导轨上加速运动来验证牛顿第二定律。通过改变滑块质量或者重物质量，可以定量研究物体加速度与其质量及所受合力之间的关系。但是上述实验过程中，重物重力和滑轮转动惯量引起的系统误差很难被消除，实验过程中的偶然误差也比较大。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种牛顿第二定律验证装置，此装置无重物重力和滑轮惯量引起的系统误差，实验过程中的偶然误差也被减小。 

为了实现上述目标，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

1.一种牛顿第二定律验证装置，光电门A、光电门B、光电门C依次固定在钢板制作成的斜面上，光电门A、B和光电门A、C分别是数字毫秒计A和数字毫秒计B的计时开关，其特征是：光电门B位于光电门A和光电门C之间。 

2.用光电门A同时作为数字毫秒计A和数字毫秒计B的开始计时开关。 

设计此技术方案的原因如下： 

让装有细沙的小车在斜面(斜面与水平面的夹角为θ)上做匀加速直线运动，假设运动到A点时的速度为v₀，AB距离为0.5m，运动时间为t₁(用数字毫秒计A测量)，AC距离为1m，运动时间为t₂(用数字毫秒计B测量)，用同一个光电门作为数字毫秒计A和B的开始计时开关。由运动学知识可知： 

0.5=v0t1+12at121=v0t2+12at22→a=2t1-t2t1t2(t2-t1)---(1)]]>

如果小车质量为m(小车净质量和细沙质量之和)，则小车所受的合力为： 

F_合＝mgsinθ-μmgcosθ(2) 

保持小车质量不变，改变θ，利用(2)式计算出F_合；用数字毫秒计A、B测量出t₁和t₂，利用(1)式计算出a，可验证“质量一定时加速度与合力成正比”。 

保持F_合不变，改变θ值，利用(2)式计算出小车质量，并用加减细沙实现此质量；用 数字毫秒计A、B测量出t₁和t₂，计算出a，可验证“合力一定时加速度与质量成反比”。 

(1)重物重力和滑轮惯量引起的系统误差的消除