用氣墊導軌進行碰撞實驗的研究

【摘 要】用氣墊導軌進行碰撞實驗、驗證動量守恒是高中階段比較重要的實驗之一。如何做好該實驗也是許多老師探索的重點。實驗的精確度與許多因素有關，本文僅從碰撞速度的大小對實驗結果是否有影響這個方面對其進行分析，并希望通過實驗找出實驗的最佳速度段，為一線的物理教師提供實驗參考。

【關鍵詞】氣墊導軌 碰撞實驗 動量守恒

驗證動量守恒是高中階段普通物理實驗中的比較重要的實驗之一，隨著科學技術的發展，驗證動量守恒的實驗裝置也在不斷改進，從最初的平拋到現在的氣墊導軌，實驗儀器越來越精密。

人們對實驗結果的精確度要求越來越高，對系統誤差的分析越來越細致。在趙世武老師《氣墊導軌實驗中系統誤差分析和修正》一文中提到：在一定的實驗條件（阻尼常數和滑塊質量是常量）下，粘滯性速度損失對實驗結果的影響主要取決于滑塊運動的距離和粘滯性速度損失，并指出為了避免和減少粘滯性速度損失所引起的系統誤差，應用合理的實驗方法（在不增加其他誤差的前提下，縮短距離和適當的選用較大的實驗速度是有利的）。

本文根據趙老師提出的這一觀點，通過實驗分析，看能不能找到在碰撞實驗中，驗證動量守恒的最佳速度段供大家參考。

本實驗根據趙老師提出的觀點，在同學們實驗的基礎上，初步確定以兩光電門的距離為30厘米為最佳碰撞距離。在此基礎上，尋找碰撞速度的大小對實驗結果的影響，欲從相對誤差隨碰撞前平均速度的變化中尋找規律，找到做好該實驗的最佳碰撞速度。

以上數據是我的實驗數據的一部分。通過對實驗數據的分析和整理，不難看出：不管是質量相同的兩個滑塊碰撞，還是質量不同的兩個滑塊碰撞，從圖像上看來，相對誤差的趨勢都隨速度的增大而減小。通過對兩幅圖片的對比，可以看出要做好用氣墊導軌驗證動量守恒的實驗，碰撞前的速度最好控制在85以上。

討論：雖然實驗結論初步和趙老師理論相符，但該實驗還不是很成功，盡管誤差和速度的變化趨勢接近理論，可速度在20以下和在100上的點是缺失的，對實驗的結論有些什么樣的影響是不可估計的。

【參考文獻】

[1]呂守仙.滑塊與軌面阻尼對實驗結果的影響[J].技術物理教學，2004.

[2]趙世武.氣墊導軌實驗中系統誤差分析和修正[J].淮北煤師院學報，2003.

[3]阮樹仁.氣墊導軌實驗中的粘滯阻力[J].聊城師范學院學報，1998.