应用数据采集器定量验证动量定理

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1、应用数据采集器定量验证动量定理应用数据采集器定量验证动量定理摘要：通过实验验证动量定理是学生理解和掌握动量定理的重要教学环节，但在碰撞、打击等过程中，由于作用时间较短，无法用常规实验仪器测量F和t，传统教学中只能定性地演示和说明，缺乏足够的说服力。文章在传统实验的基础上采用计算机辅助物理实验，通过数据采集器定量的验证了动量定理，以详实的实验数据和实验过程图像，弥补了定性实验的不足，增强学生感性认识的同时拓宽了研究的空间。关键词：动量定理；实验研究；定性实验；定量实验；数据采集器ApplicationDataAcquisitionValidateMomentumTheoremAbstra

2、ct:Thepaperconfirmsthemomentumtheoremisantheimportantteachinglinkwhichthroughtheexperimentisthestudentunderstoodandgraspsthemomentumtheorem,butinprocesssuchascollisionattackandsoon,fortheresponsetimeisveryshort,isunabletosurveyFandtwiththeconventionalexperimentinstrument,itcanonlythequalitatived

3、emonstrationandtheexplanationinthetraditionalteaching,lacksenoughpersuasivepower.Thearticleusesthecomputerauxiliaryphysicsexperimentattraditionalexperimentfoundation,throughthedataacquisitionquotaconfirmationmomentumtheorem,bythedetailedempiricaldatumandtheexperimentalprocesspicture,hasmadeupthe

4、qualitativeexperimentalinsufficiency,strengthenedthestudentperceptualknowledgesimultaneouslytoopenuptheresearchspace.Keywords:momentumtheorem;experimentalstudy;qualitativeexperiment;quantitativeexperiment;dataacquisition1引言美国PASCO公司生产的“科学工作室”—Scienceworkshop是将数据采集器应用于物理实验的崭新系统，与传统的实验相比具有很强的优势[1]

5、。它由三部分组成：传感器；数据采集器；电脑及软件（DISlabV5.0）。用该实验系统做实验，能使实验操作简单、设计新颖，即可做定量实验，又可做定性实验；实验过程中利用数据采集器真实记录实验数据，学生能立即看到实验结果，花较短的时间记录和处理数据及图像；另外数据采集器与计算机结合能提高实验的测量精度，实现测量数据和实验结果的自动输出，消除传统实验中多次采样造成的误差。7应用数据采集器定量验证动量定理把数据采集器应用于物理实验，能够准确、真实、定量的完成实验，能使许多复杂的问题迎刃而解。文献[2]采用气垫导轨配合运动传感器、数据采集器来完成实验，整个过程通过两组实验来完成的：第一组是保持

6、外力不变，通过改变物体的质量来验证加速度变化的情况，在V—t图中拟合成直线；第二组是保持物体质量不变，通过改变物体所受外力来验证加速度变化的情况，在V—t图中拟合成直线，从而定量的验证了牛顿第二定律：F=ma。由此可见，应用数据采集器的确能精确的验证牛顿第二定律,这是传统实验无法比拟的。文献[3]介绍动量定理时，通常从牛顿第二定律引入，其数学表达式为其中是物体运动的初速度，是物体运动的末速度，和t是速度从变到过程中的平均作用力和时间。从该公式可看出：如果物体的动量变化（即冲量）一定，则其所受作用力的作用时间越短，这个力就越大；受力的作用时间越长，作用力就越小。在传统的教学中，主要利用一

7、些定性的演示实验来分析说明动量定理，例如：“鸡蛋落地而不碎”、“瓦碎蛋全”、“缓冲实验”[3]，在现代的教学理念中显得没有足够的说服力。本文立足于传统实验基础，采用数据采集器定量验证牛顿第二定律的研究方法[2]，应用数据采集器对动量定理进行定量研究。实验器材是美国PASCO公司生产的“科学工作室”物理实验系统的传感器、数据采集器和DISlabV5.0软件（绘制F—t曲线），能快捷地定量验证动量定理：即动量变化一定的物体，其受力和作用时间成反比的