新疆师范大学2012届本科毕业论文（设计）

动左边的小车，然后再推动右边的小车（速度要比左边小车的大），使它们都向左运动，碰撞后点击“停止”。即可得到实验曲线。用不同力度推动小车重复步骤上述步骤。由实验曲线可得实验数据表格，如表3-2，规定向左为正方向，由于运动传感器采集到的矢量数据是靠近传感器时为负远离时为正，所以采集到的数据有正有负，但是计算时皆是向左为正，向右为负。

表3-2 验证动量守恒定律的实验数据表格

v1（m/s）

v2(m/s)

vafter(m/s)

0 0.38

0.73 0.87

0.36 0.62

第一次碰撞中： v1?v2?0?0.73?0.73 2vafter?2*0.36?0.72 第二次碰撞中： v1?v2?0.38?0.87?1.25 2vafter?2*0.62?1.24 在误差允许的范围内有v1?v2?2vafter，mv1?mv2?2mvafter，即动量守恒。

图3-14 第一次碰撞前两小车的速度

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图3-15 第一次碰撞后两小车的速度

图3-16 第二次碰撞前两小车的速度

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图3-17 第二次碰撞后两小车的速度

3.2.4 实验结论

经过实验测量和计算不难看出在等质量的一维非弹性碰撞过程中遵循动量守恒定律。

3.3动量定理的实验设计

动量定理是高中物理课程的重要基础知识,对学生扩展牛顿定律的认识、学习动量守恒定律、研究有关碰撞和打击等问题,起着十分重要的作用。

3.3.1实验目的

高中物理课本介绍动量定理时，多从牛顿第二定律引入[9]，教学实践表明,学生不是很容易掌握这个问题,往往模糊不清。所以我们需要通过实验来帮助学生真正理解动量定理。

3.3.2 传统的实验设计[10]

传统教学一般通过以下两个实验来定性说明：

(1)用鸡蛋为道具，将两只鸡蛋从同一高度同时释放，并分别落到桌面和海绵上，结果桌面上的鸡蛋打碎了，而落在海绵上的鸡蛋却安然无恙，说明在海绵上的鸡蛋受力小，作用时间长，落在桌面上的鸡蛋受力大，作用时间短，从鸡蛋的破碎固然可以比较两个鸡蛋受力的大小，但仅凭人的直观感觉判断落在海绵上

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的鸡蛋碰撞作用的时间长，有点牵强。

（2）通过如图3-18所示装置，把质量相同的小球分别用细线和橡皮筋连接，挂在铁架台上，同时从同一高度释放静止的两个小球，结果细线断了，而橡皮筋没断，说明用橡皮筋连接的小球作用时间长，受力小，而用细线连接的小球作用时间短，受力大，该实验虽然能比较时间的长短，但不能定量说明力的大小，用此实验验证力和时间的关系仍然缺乏足够的说服力。

图3-18传统教学验证动量定理的实验装置

3.3.3 基于PASCO平台的实验设计

将运动传感器接到科学工作室750型接口，打开软件“Data Studio”，设置好采样频率，在主界面调出力-时间通道、速度-时间通道的曲线，将力传感器自身数据清零，将轨道放置在水平桌面上，轨道一端放置在桌子边缘，将运动传感器安置在轨道的另一端，将运动传感器顶部的调节开关拨到“小车”位置，将小车放在轨道上，将安置有运动传感器的一端稍微调高一点，使小车能在轨道上做匀速直线运动即可（将小车放在稍高的一端，点击“启动”按钮，如果速度是一条平行于时间轴的直线，或者加速度与时间轴重合，则说明小车在轨道上做匀速直线运动）。将力传感器接到科学工作室750型接口上，用它测出小车的质量记为M。将滑轮固定在轨道稍低的一端，将细线一端绑在小车上，将砝码绑在细线的另一端，并记录下砝码的质量m跨过滑轮，调节滑轮的位置及高度使细线与轨道平行。用手将小车轻轻按在距轨道较高一端15厘米处，点击“启动”按钮，松开手使小车在砝码的拉力下沿轨道做匀加速直线运动。然后点击“停止”按钮，即可得到实验曲线,在曲线上选取两个点并读出时间t和速度v。由实验曲线及其读数可得实验数据表格，如表3-3。

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表3-3 验证动量定理的实验数据表格

F(F=mg)/N 0.5

t1/s

t2/s

M/kg v1/m/s

0.28

v2/m/s 0.57

F*(t2-t1) M*(v2-v1) 0.1596

0.145

4.5187 4.8379 0.5

图3-19 验证动量定理的实验曲线

图3-20 验证动量定理的实验曲线

3.3.4 实验结论

通过上述计算分析，不难看出冲量与动量的变化量在实验误差范围内相等，动量定理得证。

4 结论

本文通过对比传统实验做法与基于PASCO平台实验的做法，可得出基于PASCO平台实验具有以下几个优点：1.实验精确度高、数据准确、误差小；2.实验中省去了繁琐的手工记录、画图，大大减少了实验时间，提高了实验效率；3.可进行动态、实时、连续的数据采集，对整个实验过程全程监控。

在本研究中尤其是实验部分也存在着许多局限性，比如由于学校软件的功能不全，缺少有关数据处理的功能，所以在这方面缺少开发；由于国内对于基于PASCO平台的研究还不全面，参照文章较少，查询国外的资料，由于条件的限制，获取很少，所以只能凭着自己的规划去设计，未免不周全，也难免出现一些问题。 总之，PASCO实验设备不同于传统实验仪器，它在物理教学特别是实验教学

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