驗證動量定理的實驗設計

摘要：利用DIS數據處理器、力傳感器等器材設計并驗證了變力作用下的動量定理；通過比較細線和接有橡皮筋的細線對小車作用力的區別，解釋了在只接細繩時細繩容易被拉斷的原因.

關鍵詞：動量定理；實驗設計；DIS

作者簡介：陳澤林（1990-），男，湖南人，碩士，中學二級教師，研究方向：物理學科教學.

動量定理是《探究碰撞中的不變量》一節的延續，也為后續課《動量守恒定律》一節的學習奠定了基礎.因此，掌握好本節內容對學生之后的學習至關重要.教材通過恒力作用在物體上，通過牛頓第二定律推導出動量定理的表達式.但是，有關動量定理的考察更多是在變力的物理情景中，如2016年全國理科綜合卷35題.然而，學生對有關變力作用下的動量定理是否成立存在疑惑.為此，筆者設計了驗證變力作用下的動量定理也成立的實驗，并解釋了細繩和接有橡皮筋條件下細繩受力時的區別，實驗效果很好.

1實驗器材

DIS數據處理器、力傳感器、光電門、天平、小車一個、50g鉤碼一盒、細繩及橡皮筋若干.

2實驗原理

實驗裝置如圖1所示，小車由某一指定位置（靠近力傳感器）釋放，然后在鉤碼的作用下向前加速，當小車所受的合外力為零時（細繩拉力等于鉤碼重力），小車達到了最大速度vm，之后小車在細繩的作用下開始做減速運動，當小車速度減為零時，細繩的拉力達到最大值，通過光電門測出最大速度vm，即可求出小車和鉤碼組成系統的最大速度減速到第一次為零……