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这样学高中物理更有益——力学部分
Learning High School Physics This Way is More Beneficial—Mechanics Section
上面实验通过
改变实验器材减小了实
验误差，实验中产生加速
度的力能否由研究对象
自身提供呢？
巧变原理，由“外”变“内”
采用如图所示的装置，探究加速度与质量及合外力的关系。提供的
器材有：气垫导轨、滑块（总质量为 m，左端装有遮光板）、光电门（配
接数字计时器）、米尺、铁架台。实验中，测出导轨顶端 A 与光电门所
在位置 B 的距离为 L，导轨顶端距水平面的高度为 h。
注意：①用游标卡尺测量遮光板的宽度为 D，接通气源，让滑块从 A
端由静止开始向下运动，读出遮光板通过光电门的时间为 t 1 ，则滑块运
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动到 B 点时的速度 v 1 =D/t 1 ，下滑过程的加速度 a 1 =D /（2Lt1 ）。
②利用气垫导轨消除摩擦后，滑块加速运动的合力来自于自身重力
沿斜面向下的分力 F = mgh/L，在 L 一定的前提下，要保证合力不变，
需调整导轨顶端距水平面的高度 h 和 m 的数值，使 mh 的乘积不变，则
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合力不变；由原理可知 a ∝（1/m），由①可知 a ∝（1/t ）；则只要证
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得 m ∝ t 即可。若质量不变，改变高度 h，证得 h ∝（1/t ）即可。
知识窗
物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，
加速度的方向跟合外力的方向相同。从物理学的视角来看，牛顿运动第二定
律亦可以表述为“物体随时间变化的动量变化率和所受外力之和成正比”，
即动量对时间的一阶导数等于外力之和。牛顿第二定律比例式表达：a ∝ F/m，
F ∝ ma，数学表达式可以写成 F=kma，其中的 k 为比例常数。但由于当时没
有规定多大的力作为力的单位，比例系数 k 的选取就有一定的任意性，如果
取 k=1，就有 F=ma，这就是今天我们熟知的牛顿第二定律的数学表达式。
牛顿第二定律的六个性质：
因果性：力是产生加速度的原因；矢量性：力和加速度都是矢量，牛顿
第二定律数学表达式中等号不仅表示左右两边数值相等，也表示方向一致；
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