專利名稱：一種物理教學(xué)的彈性碰撞實驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物理教學(xué)的彈性碰撞實驗方法。
技術(shù)背景一個質(zhì)點系所受的合外力為零時，這一質(zhì)點系的總動量就保持不變，這叫做動量守恒定 律。動量守恒是物理的重要定律，彈性碰撞教學(xué)實驗裝置是演示、解釋動量守恒定律最鮮明、 最直觀的實驗裝置。在設(shè)計該類實驗裝置時，首先要做到系統(tǒng)合外力為零(在外力比內(nèi)力小 得多的情況下，外力對質(zhì)點系的總動量變化影響甚小，這時可以認為近似滿足守恒條件，也 就可以近似地應(yīng)用動量守恒定律)。例如兩物體的彈性碰撞過程，由于相互撞擊的內(nèi)力往往很 大，此時即使有摩擦力等外力，也?？珊雎运鼈?，而認為系統(tǒng)總動量守恒?，F(xiàn)有的彈性碰撞教學(xué)演示實驗有很多種，常見的有球擺演示碰撞；九聯(lián)球碰撞演示； 遞增半徑多球的碰撞演示等，雖然各有特點，但演示的全是鋼球擺動運動中的動量守恒，缺 少更直觀的物體平面運動中的彈性碰撞教學(xué)實驗裝置。因物體水平平面運動中的動量與受到的摩擦阻力都與物體的質(zhì)量歷有關(guān)，即動量=/ r ; 滑動摩擦阻力=/^^* ;平面運動中的彈性碰撞教學(xué)實驗裝置需要運動物體既要有較大動量， 又要受到的盡可能小的摩擦阻力，才能近似滿足系統(tǒng)合外力為零的守恒條件，達到動量守恒 的彈性碰撞實驗最佳演示效果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種物理教學(xué)的彈性碰撞實驗方法，該方法直觀定性地表現(xiàn)出平面 直線運動中的彈性碰撞動量守恒，演示效果明顯，簡單易行。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種物理教學(xué)的彈性碰撞實驗方法，該方法是在實驗桌面上放置 一塊平板玻璃，將冰塊置于平板玻璃上，平板玻璃周邊設(shè)置圍擋。防止冰塊滑動時掉落。冰 塊用模子在普通冰箱中自制，做成約長寬高=1: 1: 0.5的扁四方體。碰撞時要做到平 面接觸碰撞，力求兩冰塊的對心碰撞，使兩冰塊碰撞前后運動保持直線滑動或靜止，確保冰 塊不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或滑動方向改變而影響實驗效果，具體操作方法為在玻璃平面上間隔70--80厘米的距離分別放置兩冰塊，手動加力給一冰塊一個直線方向 適宜的初速度，與另一冰塊對心碰撞1、兩冰塊質(zhì)量相同，即恥=恥時取兩塊大小相同的冰塊按上述方法操作，碰撞后可以看到 一冰塊由運動狀態(tài)變?yōu)殪o止，
被撞冰塊由靜止狀態(tài)變?yōu)橐宰矒舯鶋K的原速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊交換速度， 系統(tǒng)總動量守恒；2、 小冰塊碰撞大冰塊，即恥 < 處時碰撞后可以看到小冰塊以小于原速度的速度向回反彈滑動，大冰塊由靜止狀態(tài)變?yōu)橐?小于小冰塊原速度的速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊部分交換速度，系統(tǒng)總動量守恒;3、 大冰塊碰撞小冰塊，即恥 > 處時碰撞后可以看到大冰塊以小于原速度的速度繼續(xù)向前滑動，小冰塊由靜止狀態(tài)變?yōu)橐源笥?大冰塊原速度的速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊部分交換速度，系統(tǒng)總動量守恒。在普通玻璃平面上使用冰塊滑動做彈性碰撞實驗演示，充分利用了玻璃和冰塊表面硬度 大、光滑的特點，摩擦系數(shù)很小，能最大限度地減小冰塊在玻璃平面上滑動的摩擦阻力，從 而保證該實驗裝置外力對系統(tǒng)的總動量變化影響甚小，近似滿足守恒條件，直觀定性地表現(xiàn) 出平面直線運動中的彈性碰撞動量守恒，達到物理教學(xué)演示效果。本發(fā)明的有益效果是直觀定性地表現(xiàn)出平面直線運動中的彈性碰撞動量守恒，演示效 果明顯，簡單易行，投資少，可廣泛應(yīng)用于高中、大學(xué)物理教學(xué)中。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。在實驗桌面上放置一長200厘米寬80厘米的平板玻璃，周邊設(shè)置圍擋，防止冰塊滑動時 掉落。用模子在冰箱中冷凍制作冰塊，為了方便手動操作，大冰塊尺寸約為10X10X5(厘米)， 小冰塊尺寸約為6X6X3 (厘米)。操作方法在玻璃平面上間隔一定距離(約70-80厘米)分別放置冰塊1和冰塊2 ，手動加力給 冰塊l一直線方向適宜的初速度，與冰塊2對心碰撞，按下列三種情況分別操作1、 兩冰塊質(zhì)量相同，即恥=恥時取兩塊大小相同的冰塊按上述方法操作，碰撞后可以看到冰塊l由運動狀態(tài)變?yōu)殪o止， 冰塊2由靜止狀態(tài)變?yōu)橐员鶋K1原速度的速度沿碰撞直線方向向前滑動，g卩~= Za，h= htf ,兩冰塊交換速度，系統(tǒng)總動量守恒。2、 小冰塊碰撞大冰塊，即恥 < 處時；碰撞后可以看到冰塊1以小于原速度的速度向回反彈滑動，冰塊2由靜止狀態(tài)變?yōu)橐?br> 小于冰塊l原速度的速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊部分交換速度，系統(tǒng)總動量守恒。 3、大冰塊碰撞小冰塊，即恥〉處時碰撞后可以看到冰塊1以小于原速度的速度繼續(xù)向前滑動，冰塊2由靜止狀態(tài)變?yōu)橐?大于冰塊l原速度的速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊部分交換速度，系統(tǒng)總動量守恒。
權(quán)利要求
1、 一種物理教學(xué)的彈性碰撞實驗方法，其特征在于，該方法是在實驗桌面上放置一塊平 板玻璃，將冰塊置于平板玻璃上，平板玻璃周邊設(shè)置圍擋，其中，冰塊用模子在普通冰箱中 自制，做成約長寬高=1: 1: 0.5的扁四方體，碰撞時要做到平面接觸碰撞，力求兩冰 塊的對心碰揸，使兩冰塊碰撞前后運動保持直線滑動或靜止，確保冰塊不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或滑動方 向改變而影響實驗效果；具體操作方法為在玻璃平面上間隔70-80厘米的距離分別放置兩 冰塊，手動加力給一冰塊一個直線方向適宜的初速度，與另一冰塊對心碰撞(1) 、兩冰塊質(zhì)量相同，即島二處時取兩塊大小相同的冰塊按上述方法操作，碰撞后可以看到冰塊由運動狀態(tài)變?yōu)殪o止， 被撞冰塊由靜止狀態(tài)變?yōu)橐宰矒舯鶋K的原速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊交換速度， 系統(tǒng)總動量守恒；(2) 、小冰塊碰撞大冰塊，即叫 < 處時-碰撞后可以看到小冰塊以小于原速度的速度向回反彈滑動，大冰塊由靜止狀態(tài)變?yōu)橐孕∮谛”鶋K原速度的速度沿碰撞直線方向向iir滑動，兩冰塊部分交換速度，系統(tǒng)總動量守恒;(3) 、大冰塊碰撞小冰塊，即見 > 處時碰撞后可以看到大冰塊以小于原速度的速度繼續(xù)向前滑動，小冰塊由靜止狀態(tài)變?yōu)橐?大于大冰塊原速度的速度沿碰撞直線方向向前滑動，兩冰塊部分交換速度，系統(tǒng)總動量守恒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種物理教學(xué)的彈性碰撞實驗方法。該方法是在實驗桌面上放置一塊平板玻璃，將冰塊置于平板玻璃上，平板玻璃周邊設(shè)置圍擋。防止冰塊滑動時掉落。冰塊用模子在普通冰箱中自制，做成約長∶寬∶高＝1∶1∶0.5的扁四方體。碰撞時要做到平面接觸碰撞，力求兩冰塊的對心碰撞，使兩冰塊碰撞前后運動保持直線滑動或靜止，確保冰塊不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或滑動方向改變而影響實驗效果，本發(fā)明的有益效果是可直觀定性地表現(xiàn)出平面直線運動中的彈性碰撞動量守恒，演示效果明顯，簡單易行，投資少，可廣泛應(yīng)用于高中、大學(xué)物理教學(xué)中。
文檔編號G09B23/00GK101145293SQ20071001193
公開日2008年3月19日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者霞 牟, 牟恕德, 陳季香 申請人:大連海事大學(xué)