实验三 动量定理
● 实验目的
研究在外力作用下物体的动量变化与冲量的关系。
● 实验原理
用光电门测量物体在变力作用前后瞬时速度的大小，从而求得物体动量的变化。用力的传感器与数字实验系统记录物体受到的变力与时间的实时图像，根据图像中的面积求得力与时间乘积(即变力的冲量)。并将动量的变化与冲量进行比较，寻找之间的关系。
图 3-1 |
● 实验器材
金华科数字化实验软件、仿真物理实验室、数据采集器、计算机、气垫导轨、滑块、挡片（1cm）、力传感器、光电门传感器。
● 实验步骤
1. 如图3-1所示,将实验装置和传感器连接好。让气垫导轨稍稍倾斜。
2. 将测量变力传感器接到采集器第一通道、称量重量的力传感器接第二通道，光电门传感器连接采集器第三通道。并将采集器与电脑相连接。
3. 打开软件，在通道属性中，选择相对应的传感器，并且进行调零，将第一通道的采样频率调到1000HZ。
4. 用第二通道的力传感器测量滑块重量，并求出滑块的质量。
5. 打开“数据表格”一栏，点击“自定义变量”打开对话筐。定义变量D为挡片宽度，并设置D=0.01。定义V=D/G3，为挡片通过光电门的瞬时速度。
6. 将力传感器水平固定在气垫导轨的一端，滑块放置在另一端的最顶端。
7. 在“光电门”页中点击“运行”按钮，将滑块放置在导轨最顶端的位置，并释放滑块。软件将记录下，滑块两次通过光电门的速度V1、V2。由于滑块两次通过光电门时的速度方向相反，所以ΔV=V1+V2。
8. 打开“组合曲线”创建F1-t曲线，点击“运行”按钮，将滑块从同一位置释放。滑块撞击力传感器，软件记录下撞击过程中力的变化曲线如图3-3所示。
9. 在工具栏中选中“选择区域”，选中曲线区域，进行区域积分。得到的积分数值就是Ft。
10. 改变滑块释放的位置，重复步骤7、8、9，得到多组实验数据。
● 实验数据分析
把实验采集到的数据导入到Excel表格中，我们可以发现△P近似的等于Ft。
● 实验结论
物体在外力作用下，动量的增量等于所受外力的冲量。
● 用仿真物理实验室建立物理模型，进一步分析动量定理
通过上面的实验，我们可以验证在变力作用下的动量定理。接下来，我们利用仿真物理实验室建立动量定理的理想化物理模型，来进一步分析，物体受到外力时，其动量△mV和Ft的变化关系。我们建立两个物理模型，一个是上面这个数字化实验的物理模型——变力作用下对动量定理的分析。另一个是在恒力作用下对动量定理的分析。
图 3-4
图 3-5 |
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