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验证动量定理的实验设计

2018-12-29陈泽林

中学物理·高中 2018年12期

摘要:利用DIS数据处理器、力传感器等器材设计并验证了变力作用下的动量定理;通过比较细线和接有橡皮筋的细线对小车作用力的区别,解释了在只接细绳时细绳容易被拉断的原因.

关键词:动量定理;实验设计;DIS

作者简介:陈泽林(1990-),男,湖南人,硕士,中学二级教师,研究方向:物理学科教学.

动量定理是《探究碰撞中的不变量》一节的延续,也为后续课《动量守恒定律》一节的学习奠定了基础.因此,掌握好本节内容对学生之后的学习至关重要.教材通过恒力作用在物体上,通过牛顿第二定律推导出动量定理的表达式.但是,有关动量定理的考察更多是在变力的物理情景中,如2016年全国理科综合卷35题.然而,学生对有关变力作用下的动量定理是否成立存在疑惑.为此,笔者设计了验证变力作用下的动量定理也成立的实验,并解释了细绳和接有橡皮筋条件下细绳受力时的区别,实验效果很好.

1实验器材

DIS数据处理器、力传感器、光电门、天平、小车一个、50g钩码一盒、细绳及橡皮筋若干.

2实验原理

实验装置如图1所示,小车由某一指定位置(靠近力传感器)释放,然后在钩码的作用下向前加速,当小车所受的合外力为零时(细绳拉力等于钩码重力),小车达到了最大速度vm,之后小车在细绳的作用下开始做减速运动,当小车速度减为零时,细绳的拉力达到最大值,通过光电门测出最大速度vm,即可求出小车和钩码组成系统的最大速度减速到第一次为零……

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