阿特伍德機器 — 牛頓連接體第二定律
1·預測
兩個不相等的質量懸掛在滑輪上。當系統運作時，其加速度是加快、減慢還是保持恆定？
- 加速度隨時間增加
- 加速度保持恆定
- 加速度隨著時間的推移而減小
2·設定
- 打開阿特伍德機器模擬並按重置。
- 在較重的物體上啟用速度探頭。
- 對於下面的每個試驗，按「播放」，在列出的經過時間處暫停 sim，並記錄探頭的速度讀數。
3·收集數據
| 重質量 m2 (kg) | 輕質量 m₁ (kg) | 經過時間t (s) | 預測加速度a (m/s²) | 重質量 F 上的淨力 (N) | 測量速度v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
繪製測得速度v（y軸）相對經過時間t（x軸）的關係圖。最佳擬合直線的斜率即為系統的加速度。
4·分析
- 寫出計算過程，求出系統的預測加速度a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂)，並將其與v–t圖斜率進行比較。
- 每次測量的速度與預測速度 v = at 的匹配程度如何？關係是線性的嗎？引用表格中的數字。
5·擴展
- 公式a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂)假設滑輪無質量、無摩擦，且繩不可伸長。這些理想化假設中，哪一個對你的測量結果影響最大？為什麼？
- 預測若兩個質量相等（m₁ = m₂），系統的加速度會怎樣變化。用公式說明你的推理。
這個實驗背後的物理原理
阿特伍德機器加速
將牛頓第二定律應用於兩個懸吊質量會給出單一系統加速度，該加速度取決於品質差，而不是單獨的質量。
牛頓第二定律
較重質量上的淨力等於其質量乘以系統的共享加速度－與您上面預測的加速度相同。