验证牛顿运动定律
基础知识
一、实验原理、目的、器材与步骤：
探究加速度与力、质量的关系（牛顿第二定律）
实验目的：探究加速度与力的关系
探究加速度与物体质量的关系
归纳牛顿第二定律
实验器材：
实验步骤：
1. 如图搭建实验装置
2. 平衡摩擦力：把长木板右端稍微垫起，使小车能在长木板上匀速运动。
3. 探究加速度与力的关系：小车和其中的砝码不变，改变砝码盘中的砝码，使小车加速运动，用打点计时器打出纸带，并计算每次的加速度。要求：砝码盘和其中砝码的总质量远小于小车及其中砝码的总质量量。
4. 探究加速度与物体质量的关系：砝码盘中的砝码不变（力不变），改变小车中的砝码数量，使小车加速运动，用打点计时器打出纸带，并计算每次的加速度。
5. 归纳牛顿第二定律。
定律导出：
（1）由上述实验结果，，可得出物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，即牛顿第二定律的基本关系，写成数学表达式为
(2)上式可写为等式F=kma，式中k为比例常数．如果公式中的物理量选择合适的单位，就可以使k=1，则公式更为简单．
在国际单位制中，力的单位是牛顿．牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，即1N=1kg·m/s2．
可见，如果都用国际单位制中的单位，就可以使k=1，那么公式则简化为F=ma，这就是牛顿第二定律的公式．
(3)当物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F代表的是物体所受外力的合力．牛顿第二定律更一般的表述是：
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．
公式是：
F合=ma．
著名的也是最重要的“牛顿第二定律实验”，以课程标准为指导而编写的教科书与以前的教科书比较，把教师演示实验变为学生探索性实验。多年以来，都是教师演示实验，由老师做、老师讲，教科书不把实验的设计展示给学生，而课程标准教科书则详细写出了实验程序和设计过程。在实验修订本中，关于牛顿第二定律的实验的叙述只用了半页400多字，而在课标教科书中，用了单独的一节即第四章第2节：实验：探究加速度与力、质量的关系，洋洋洒洒3页半，约2000多字, 是原来的5倍多。
实验修订本中，有下列内容（2项）：
l 实验装置
l 实验方法
课标教科书中，有下列内容（7项）：
l 加速度与力的关系
l 加速度与质量的关系
l 制定实验方案时的两个问题
l 怎样测量或比较物体的加速度
l 怎样提供和测量物体所受的恒力
l 参考案例
l 怎样由实验结果得出结论
