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动量定理验证

DIS条件下探究恒力条件下动量随时间
的变化关系
在中学物理教学中,动量定理是力学部分的重点和难点。

在动量定理教学中,由于设备条件的限制,一般都只能从牛顿第二定律引入,得到动量定理的原始表达式,然后用定性实验验证恒力作用下的动量定理。

但对于动量积攒的过程学生还不能进行深入的了解,因此这成为一个理解的难点。

动量定理描述的是一个过程,它表明物体所受合外力的冲量是物体动量变化的原因,物体动量的变化是由它受到的外力经过一段时间累积的结果。

用实验去探究动量定理有两个关键,一是动量中的瞬时速度的测定,二是测定整个过程中物体所受力的效果随时间积攒的实时纪录,由此探究两者存在什么关系。

探究恒力的冲量和物体动量变化的关系实验原理:
用小钩码拉动导轨上的滑块在轨道上滑动,如果小钩码的质量远小于滑块的质量,可认为滑块是在恒力的作用下运行。

测出滑块通过两光电门的时间和在两光电门之间的运动时间,通过计算得出冲量和动量变化。

实验器材:
DISLab(两个光电门传感器、数据采集器、数据线)、计算机、气垫导轨、滑块、挡光片、电子秤、小钩码、铁架台等。

实验过程:
(1)在导轨配套的滑块上安装“U”型挡光片(本次实验所用挡光片的两前沿距离为0.030m),用电子秤称出滑块的总质量m(kg)及小钩码的总质量m (kg )。

将两只光电门传感器分别接人数据采集器的第一、第二通道,将传感器用转接器固定在铁架台上。

调整导轨水平,将小钩码悬挂在导轨末端下方,并通过牵引绳与滑块连接,对滑块施加拉力。

检测并调整光电门的高度,使挡光片顺利挡光。

(2)点击“光电门设置”,选择“U”型挡光。

打开“计算表格”窗I:1,点击“变量”,启动“挡光片经过两个光电门的时间”功能。

(3)点击“开始”,令滑块从导轨的一端滑动,使挡光片依次通过两光电门传感器,则挡光片通过两只光电门传感器的挡光时间t 、tz和从光电门1到光电门2的运动时间t z会记录在表格中。

(4)在计算表格中,增加变量“m”和“m ”,并输入相应数值。

分别输入计算“拉力”、“动量变化”、“冲量”的表达式F=m1×9.8、p=m(0.03/T2-0.03/T1)、I=F×T12,得出计算结果。

实验数据记录及分析
实验结果如图:
图1.1动量变化—冲量。

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