实验2.4 牛顿第二定律的验证 [实验目的] 1、学习气垫导轨的调节与使用； 2、熟悉光电门、数字计时器的使用； 3、研究力、质量和加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 [实验仪器] 气垫导轨，数字计时器或电脑通用计数器，托盘天平，微音洁净气泵等。 [实验原理] 验证性实验都是在某一理论结果已知的条件下进行的,所谓验证是指实验的结果和理论结果完全一致，但这种一致实质上是在实验装置、方法存在误差范围内的一致，若实验结果与理论结果之差超出了实验误差的范围，则不能说验证了理论的正确性，此时或者否定验证方法的可靠性，或者怀疑理论本身的正确性，但无论怎样由一次实验或一种实验装置得出这种结论都是非常困难的，要做大量的对比实验才能得到科学正确的结论，切不可草率地下结论．即使实验结果与理论结果之差在实验的误差之内，也不能武断地认为一定验证了理论的正确性往往随着实验水平的提高而发现了理论上的不足之处，从而推动了理论工作的不断发展．因此验证性实验是属于难度很大的一类实验． 验证性实验可分两大类：一是直接验证，一是间接验证．本实验属于直接验证，所谓直接验证是对理论所涉及的物理量都能在实验中直接测定，并能研究它们之间的定量关系． 牛顿第二定律指出，对于一定质量m 的物体，其所受的合外力 F和物体所获得的加速度a 之间存在如下关系： m aF （2-3-1） 为了研究问题的方便，实验分两步进行：当保持物体的质量m 不变时，研究加速度a与合外力 F 之间关系；当保持物体所受的合外力 F 不变时，研究加速度a 与物体质量 m 之间关系。 图 2-3-1 取滑块质量为1m，砝码和托盘的质量为2m，细线（不可伸长）为一力学系统，如图2-3-1所示，T 为细线中的张力。则有： 221m gTm aTm a （2-3-2） 则系统受合外力为： 212()Fm gmma （2-3-3） 令21mmM，得 FMa （2-3-4） 气垫导轨是为消除摩擦而设计的一种力学仪器，它利用气源将压缩空气打入导轨腔中，导轨表面的气孔喷出的压缩气流，使导轨表面和滑块之间形成一层非常薄的“气垫”，将滑块托起，这样可以认为滑块在导轨表面上的运动看成近似无摩擦的直线运动。 [实验内容与步骤] 一、实验前准备 1、接通数字计时器，安装光电门，使光电门之间相距 50cm。 2、调水平气垫导轨（阅读仪器说明）：接通气源，把滑块放在导轨某处，用手轻轻地把滑块放在导轨上放开，调节水平螺钉，使滑块能在导轨...
