一种验证动量定理成立的简易实验

发布时间：2021-07-12 20:45

　　提供一种简易的实验装置使学生更好地理解动量和冲量之间的关系,并且通过简单的数学处理验证动量定理.教师能够利用此实验开展IBSE（探究性科学教育）活动,加深学生对物理基本概念的理解,同时可有效培养学生的动手实践能力. 

【文章来源】：大学物理. 2019,38(06)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

实验装置实物图

34大学物理第38卷1．2实验方法1)称量装有不同填充物的小球质量m，并进行编号;2)按照编号顺序将小球依次放置于木块平台，单摆从30°位置释放;3)标记小球落地位置;4)单摆角度分别调整为45°、60°、75°，重复2)、3)步骤．实验演示示意图如图4所示．图2单摆装置图3木块装置图4实验演示示意图2实验数据处理示例通过实验得到4组数据，每组实验中单摆释放角度不变，只有小球的质量和其初次落地的位置发生变化(如表1所示)．用SPSS22．0统计分析软件进行回归分析，确定在单摆释放角度不变的情况下，小球质量m和其做平抛运动水平运动距离x之间关系．参考张雄老师的《物理实验设计与研究》一书中的计算方法进行数据处理［5］．根据数据拟合结果可知，幂函数:lny=(b0+δb0)+(b1±δb1)lnx的拟合度最优(如图5所示)．由于4组实验中，被撞小球获得的冲量不同，以及摩擦力、系统误差和测量误差的存在，所得回归方程的系数有所不同(加归方程系数如表2所示)，但其数据拟合系数的sig值都小于0．05，回归方程显著．表1小球水平运动距离小球号码填充材料小球质量m/g小球水平运动距离x/m30°45°60°75°1超轻粘土14．7470．48640．90611．25891．40852芝麻17．8140．37500．70700．80451．29823面粉20．7690．42950．69250．90261．05744小米26．8190．31400．59950．73801．18205绿豆29．7850．29600．50050．69851．08506白糖31．2510．30000．55500．84060．85907面团34．2700．34650．53020．74900．7871

34大学物理第38卷1．2实验方法1)称量装有不同填充物的小球质量m，并进行编号;2)按照编号顺序将小球依次放置于木块平台，单摆从30°位置释放;3)标记小球落地位置;4)单摆角度分别调整为45°、60°、75°，重复2)、3)步骤．实验演示示意图如图4所示．图2单摆装置图3木块装置图4实验演示示意图2实验数据处理示例通过实验得到4组数据，每组实验中单摆释放角度不变，只有小球的质量和其初次落地的位置发生变化(如表1所示)．用SPSS22．0统计分析软件进行回归分析，确定在单摆释放角度不变的情况下，小球质量m和其做平抛运动水平运动距离x之间关系．参考张雄老师的《物理实验设计与研究》一书中的计算方法进行数据处理［5］．根据数据拟合结果可知，幂函数:lny=(b0+δb0)+(b1±δb1)lnx的拟合度最优(如图5所示)．由于4组实验中，被撞小球获得的冲量不同，以及摩擦力、系统误差和测量误差的存在，所得回归方程的系数有所不同(加归方程系数如表2所示)，但其数据拟合系数的sig值都小于0．05，回归方程显著．表1小球水平运动距离小球号码填充材料小球质量m/g小球水平运动距离x/m30°45°60°75°1超轻粘土14．7470．48640．90611．25891．40852芝麻17．8140．37500．70700．80451．29823面粉20．7690．42950．69250．90261．05744小米26．8190．31400．59950．73801．18205绿豆29．7850．29600．50050．69851．08506白糖31．2510．30000．55500．84060．85907面团34．2700．34650．53020．74900．7871

【参考文献】：
期刊论文
[1]冲量与动量定理探究式课程设计[J]. 史建新.  教育现代化. 2016(40)
[2]恒力作用下动量定理实验的误差分析及实验改进[J]. 陶萍萍.  物理教学. 2016(03)
[3]用DISLab进行动量定理实验的研究[J]. 陶锡泉.  物理教学探讨. 2004(12)



本文编号：3280630