用DIS研究牛顿第二定律

实验目的

探究小车加速度与合力、质量的定量关系。

实验原理

位移传感器测出小车位置随时间的变化，软件由此得到v-t图像，图线斜率即加速度a。力传感器直接测出细线拉力F。采用控制变量法，先保持小车质量m不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与m的关系，结论为a=F/m。

实验器材

• 轨道与小车
• 位移传感器（发射器与接收器）
• 力传感器
• 数据采集器
• 计算机及DIS软件
• 钩码
• 配重片（改变小车质量）

实验步骤

1. 安装轨道、小车和传感器，将传感器接入数据采集器和计算机。
2. 调整轨道，必要时平衡摩擦力，使细线拉力等于小车合力。
3. 小车质量不变，改变钩码个数，释放小车并记录F与a。
4. 用软件作a-F图像，分析两者关系。
5. 保持拉力不变，增减配重片改变小车质量，再次测量。
6. 作a-1/m图像，归纳实验结论。

实验现象与结论

质量不变时，拉力越大，加速度越大，a-F图像是过原点的直线。拉力不变时，质量越大，加速度越小，a-1/m图像是过原点的直线。综合得出：加速度与合力成正比，与质量成反比。

注意事项

• 小车运动到轨道末端前及时按住，防止冲出
• 传感器连线整理好，避免被小车拉扯
• 力传感器不要超过量程

常见问题

用力传感器测拉力，还需要钩码质量远小于小车质量吗？

不需要。拉力由力传感器直接读出，不必用钩码重力代替，但仍要平衡摩擦力。

DIS实验中加速度是怎么得到的？

位移传感器测得位置随时间变化，软件得出v-t图线，图线斜率就是加速度。