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气垫导轨实验是探究牛顿第二定律的经典物理实验。实验装置包括气垫导轨、滑块、光电门、电脑计时器和垫块等。气垫导轨通过喷出气流减少摩擦，滑块在其上几乎无摩擦运动。光电门用于精确测量滑块通过的时间，从而计算加速度。通过改变垫块数量可以调节导轨倾角，进而改变合外力的大小。
改变导轨倾角是控制合外力的关键方法。在导轨右端垫入不同数量的垫块，可以调节倾斜角度θ。当倾角增大时，滑块沿导轨向下的分力F等于mg乘以sinθ也随之增大。这样我们就能精确控制作用在滑块上的合外力大小，为探究加速度与力的关系提供了可控的实验条件。
改变滑块质量是实验的另一个重要变量。我们在滑块上放置不同数量的砝码来改变总质量。关键是在改变质量的同时，要通过调整垫块数量来保持合外力F不变。这样就能单独研究质量m对加速度a的影响，验证在力一定时，加速度与质量成反比的关系。
光电门是精确测量时间的关键设备。当滑块上的U型档光片通过光电门时，会遮挡光束，计时器记录遮挡时间。通过档光片的宽度除以遮挡时间，可以计算出滑块通过该点的瞬时速度。利用两个光电门测得的速度差和距离，就能准确计算出滑块的加速度。
通过实验数据分析，我们可以验证牛顿第二定律。上图显示加速度a与合外力F的关系，数据点呈直线分布，证明a与F成正比。下图显示加速度a与质量倒数1/m的关系，同样呈直线关系，证明a与m成反比。这些实验结果完美验证了牛顿第二定律F等于ma的正确性。