气垫导轨验证牛顿运动定律（二）

实验目的

验证合力一定时，物体的加速度与质量成反比。

实验原理

牵引钩码的质量m保持不变，且远小于滑块质量M，拉力T≈mg基本不变。通过光电门测出遮光片宽度d与通过时间，得v=d/Δt，再由a=(v2²-v1²)/(2s)算出加速度。在滑块上增减砝码改变质量M，比较a与M的关系，作a-1/M图像检验。

实验器材

• 气垫导轨及气源
• 滑块（带遮光片）
• 光电门（两个）
• 数字计时器
• 细线与定滑轮
• 小钩码
• 滑块用砝码若干
• 天平

实验步骤

1. 接通气源，调平导轨，测出遮光片宽度d和滑块质量。
2. 挂上质量较小的钩码并记下m，整个实验保持m不变。
3. 释放滑块，记录通过两光电门的时间，计算加速度。
4. 在滑块上依次加放砝码，每次用天平确认总质量M。
5. 重复测量不同M下的加速度，填入表格。
6. 作a-M与a-1/M图像，判断哪条是过原点的直线。

实验现象与结论

滑块质量越大，通过两光电门的时间越长，加速度越小。a-M图像是曲线，a-1/M图像近似为过原点的直线，说明合力一定时，加速度与质量成反比。

注意事项

• 加放砝码要放稳，避免滑块上砝码滑落
• 气源关闭前先取下滑块
• 滑块不要撞击导轨端部

常见问题

为什么要作a-1/M图像而不是a-M图像？

a与M成反比时a-M是曲线，不易判断；a-1/M是过原点的直线，更直观。

改变滑块质量时，钩码质量要不要变？

不要变。本实验要保持拉力不变，只改变滑块质量，这是控制变量法。