肖云劍

(中山市華僑中學(xué) 廣東 中山 528400)

1 實(shí)驗(yàn)器材

氣墊導(dǎo)軌,一個(gè)帶撞針的滑塊,一個(gè)側(cè)邊粘有橡皮泥的滑塊,天平,兩個(gè)壓力傳感器及其配件,兩個(gè)相同輕質(zhì)彈簧.

2 實(shí)驗(yàn)原理

碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒(需驗(yàn)證)

m2v0=(m1+m2)v

機(jī)械能守恒

碰撞前系統(tǒng)的初動(dòng)量為

同理，系統(tǒng)的末動(dòng)量為

綜上，要驗(yàn)證系統(tǒng)動(dòng)量守恒，只需要證明

3 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示 .

圖1 裝置簡(jiǎn)圖

4 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按圖1所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，注意壓力傳感器要固定且輕質(zhì)彈簧水平固定在傳感器上.

(2)充氣.將右側(cè)滑塊向右水平推，使彈簧壓縮一些，然后由靜止開(kāi)始釋放.

(3)讀取左右壓力傳感器示數(shù)的最大值F1,F2.

(4)用天平測(cè)出左右兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1,m2(帶橡皮泥或撞針).

5 實(shí)驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)

5.1 優(yōu)點(diǎn)

(1)從考試角度上講，本實(shí)驗(yàn)綜合性較強(qiáng)，不僅考查了動(dòng)量，還考查了機(jī)械能以及胡克定律，所考都是高中物理重要知識(shí)點(diǎn).

(2)考查學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力.主要體現(xiàn)在如何把x變換到F上去.

(3)實(shí)驗(yàn)可操作性、可重復(fù)性很強(qiáng).

(4)結(jié)論表達(dá)式簡(jiǎn)潔.

5.2 不足

(1)實(shí)驗(yàn)中用到了彈簧彈性勢(shì)能表達(dá)式，該表達(dá)式不是高中物理要求掌握的知識(shí)點(diǎn)，如果要出題，必須在題干中交代彈性勢(shì)能，作為信息題處理；

(2)本實(shí)驗(yàn)中提及兩個(gè)相同輕質(zhì)彈簧，現(xiàn)實(shí)中是不可能有的，因此必然會(huì)帶來(lái)一點(diǎn)誤差(誤差不會(huì)太大)；該條件也只有作為考題，才不傷大雅.

6 實(shí)驗(yàn)誤差分析

(1)主要是空氣阻力的影響，因此滑塊運(yùn)動(dòng)距離不要太大.

(2)兩個(gè)彈簧的勁度系數(shù)略有差異.

7 考題設(shè)計(jì)

器材： 氣墊導(dǎo)軌,一個(gè)帶撞針的滑塊,一個(gè)側(cè)邊粘有橡皮泥的滑塊,天平,兩個(gè)壓力傳感器及其配件,兩個(gè)相同輕質(zhì)彈簧.實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示.

實(shí)驗(yàn)步驟：(1)按圖1所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，注意壓力傳感器要固定且輕質(zhì)彈簧水平固定在傳感器上.

(2)充氣.左側(cè)滑塊靜止，將右側(cè)滑塊向右水平推，使彈簧壓縮一些，然后由靜止開(kāi)始釋放；碰撞后，兩滑塊一起向左運(yùn)動(dòng)，擠壓左側(cè)彈簧.

(3)讀取左右壓力傳感器示數(shù)的最大值F1,F2.

(4)用天平測(cè)出左右兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1,m2(帶橡皮泥或撞針).

問(wèn)題1：步驟(1)為何要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌至水平，如何調(diào)節(jié)？____________________.(4分)

問(wèn)題2:假定彈簧的勁度系數(shù)為κ.該實(shí)驗(yàn)中碰撞前系統(tǒng)的動(dòng)量p=______.(2分)

問(wèn)題3:實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_(kāi)_________.(2分)