胡琦珩 丁益民 冯一帆 宋 伊 李正天 李啸越

(湖北大学物理与电子科学学院,湖北 武汉 430062)

利用智能手机验证牛顿第二定律

胡琦珩 丁益民*冯一帆 宋 伊 李正天 李啸越

(湖北大学物理与电子科学学院,湖北 武汉 430062)

将智能手机运用于牛顿第二定律验证实验中,利用智能手机加速度传感器和SPARKvue软件测量滑块的加速度,并将实验值与理论值作对比,实验结果非常准确地验证了牛顿第二定律的正确性.这种新颖的实验方法可以在降低实验成本的同时增加实验的趣味性和可操作性.

牛顿第二定律;智能手机;SPARKvue软件

1 实验原理及方法

牛顿第二定律是动力学基本定律之一,对于一定质量m的物体,其所受的合外力F合和物体所获得的加速度a之间满足如下关系

F=ma.

(1)

在本实验中,将气垫导轨调至水平后,将挂钩与滑块用细线相连,若加至挂钩上的砝码与挂钩的总质量为m0,则系统所受的合外力为

F合=m0g.

(2)

将滑块、手机和挂钩、砝码作为一个运动系统,则根据(1)式可以得到此时总质量为M的滑块和手机的加速度为

(3)

其中F合为系统所受的合外力,m0为挂钩和砝码的总质量,将(2)式代入(3)式可以进一步得到系统加速度的理论值为

(4)

在本实验中,我们采用控制变量法进行研究.首先保持滑块和手机总质量M不变,在相同的条件下改变挂钩和砝码质量m0(即改变力F合大小),测量多组滑块加速度的实验值a实，并将其与相应的理论值a理作比较.再保持挂钩和砝码的总质量m0不变……