在中学物理课教学中，常常通过一个简单的实验来讲解牛顿第二定律。实验时，在一个光滑的斜面上放一辆小车，小车就会沿着斜面向下作匀加速运动。斜面的倾斜角越大，小车受的下滑力也越大，它通过斜面所用的时间就越少，说明它的加速度增大；假若在小车上加上法码来增加小车的质量，同时减小斜面倾斜角维持小车的小滑力不变，那么小车的质量越大，通过斜面所用的时间就越长，说明小车的加速度减小。这就论证了牛顿第二定律即：物体运动的加速度限作用在它上面的力成正比，跟物体的质量成反比。
实验时，由于小车是在1米长的斜面上运动，下滑时间很短，难于观察。为了便于同学的观察和记录小车的下滑时间，我们用一台大型电流计作指示，配合简单的电路，作了一套演示用的计时装置。它在测定小车下滑时间时，能精确地分辨出0.05秒以上的时间，指针稳定地显示时间大于10秒。
计时原理
大家知道，在图1所示的RC充电电路中，电容两端的电压与时间不成线性关系，而是成指数规律变化的。如果我们将R改成一种可变电阻，电容器充电的充电电流保持不变，那么，电容器的充电电压为：
U\(_{C}\)=\(\frac{Q}{C}\)=I充·t;C
U\(_{C}\)与时间就变成线性关系。由此得到：
t=\(\frac{C}{I}\)\(_{充}\)·UC=K·U\(_{C}\)
式中K=C／I\(_{充}\)。
因此，通过测量电容两端的电压就可以来测量小车下滑的时间了。
图2是根据这一原理制作的计时装置。其中R\(_{o}\)、W、BG1、DW等组成恒流源，调整W可以改变恒流电流的大小。BG\(_{2}\)等是一只射极跟随器，由于它的输入阻抗高，大大减小了电压表内阻对电容C的充电电流的分流作用。
电路的工作过程是这样的，当接通开关K\(_{2}\)以后，把拉住小车不让小车下滑的短路线接好，此时，24伏电源由于被短路线短路，BG1、BG\(_{2}\)均不工作，电压表上指示为0。剪断短路线小车下滑。BG1、BG\(_{2}\)开始工作，恒流源向电容C充电，C上电压随时间线性增加，电压表指针偏转。当小车沿着斜面下滑到终端时，撞击开关K2，K\(_{2}\)处于断开状态，BG1、BG\(_{2}\)不工作，电容C的充电过程中止，电压表指针便停在一个位置上，显示读数。由于电压表指示的电压值与小车下滑时间成正比，把电压刻度换成时间刻度，表上的读数就是小车沿着斜面下滑的时间。改变斜面的倾斜角和小车的质量，电压表上指示的时间也不同。由于电流计较大，所以易于观察。K1为复零开关，当K\(_{1}\)合上时，电容C迅速放电，电压表指针回到零位。
元件选择与制作
BG\(_{1}\)选用β＞20、Iceo＜100微安、BV\(_{ceo}\)＞30伏的管子；BG2的β＞100、BV\(_{ceo}\)＞30伏，Ic＜100毫安；稳压管DW可选用稳压值在5～8伏的管子，如2DW7；二极管D的反向电阻阻值要大，可用2CP6等；选择C时，容量尽最大，漏电要小。当C＞500微法、25伏时，指针稳定指示时间读数约为10秒，C取定后，可根据公式R=\(\frac{5.8×t}{c×U}\)求得充电电阻，式中，5.8=U\(_{DW}\)-Ueb1=6-0.2（伏），t为时间刻度的最大值（秒），U为所用的电压表的量程数。比如，若t=2秒，使用10伏档电压表显示，U=10伏，C取500微法，代入公式，求得充电电阻约为2.2千欧。图2中的R\(_{0}\)、W就是充电电阻；R5为电源短路时的限流电阻，用10瓦左右的线绕电阻。其它电阻用1／8瓦的。开关K\(_{2}\)的结构见图3，它是由一块铁皮和铜皮作的，当二者接触时，接通电路；当受到小车撞击时，铁皮与铜皮脱离接触，电路断开。开关K1为复零开关，自制时，用两小块磷铜片分别固定在一块高绝缘的玻璃纤维板上即可。表盘上最好另画一张时间表，时间表的刻度要均匀，根据需要可以刻出0～2秒或0～10秒的时间表。
校准
安装后，检查电路无误可通电调整，一般管子都能正常工作。校准时，若量程大于10秒，可以用手动开关和跑表相比较来校准时间表。我们用的表量程选用2秒，为使刻度准确，用高灵敏继电器开关和标准仪器来校准，线路见图4（a）。在计时电路的G、D间并接一只内阻≥1千欧的高灵敏继电器如JRX—11C。当小车被拉住时，继电器绕组无电流不动作。把短路线剪断后，计时电路工作，继电器动作，二者是同时工作的，继电器的触点J\(_{0}\)-1接通图4（b）中的电路，它们与计时装置也是同步的。这时标准1千赫频率信号经过J0-1送入到频率计计数。调整斜面的倾斜角，让小车滑到斜面底端时，频率计计数正好为2000，这说明小车下滑时间就是2秒，若此时表盘上指针读数小于2秒，则调整W使阻值减小；若指针读数大于2秒，则调大W阻值。保持斜面的倾斜角不变，反复实验几次即可校准。表盘满刻度校准后，使用均匀刻度的面板时，其余刻度可不用校准。也可以用电动秒表校准，见图4（c），使小车下滑时间刚好在秒表指示为2秒。
调整校准后，将电阻（R\(_{0}\)＋W）改用固定电阻代替，以防因振动而变值影响精度。使用中倾斜角可变。把计时装置装在一木盒内，从它的外壳上引出G、E、D各点引线，以及接电压表、电源的引线，整个仪器连接见图5。(李振华)