利用传感器研究动量守恒问题
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ABRv0B导轨与导体棒问题一、单棒问题【典例1】如图所示,AB杆受一冲量作用后以初速度v0=4m/s沿水平面内的固定轨道运动,经一段时间后而停止.AB的质量为m=5g,导轨宽为L=,电阻为R=2Ω,其余的电阻不计,磁感强度B=,棒和导轨间的动摩擦因数为μ=,测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=10﹣2C,求:上述过程中(g取10m/s2)(1)AB杆运动的距离;(2)AB 杆运动的时间;(3)当杆速度为2m/s时,其加速度为多大【答案】(1);(2);(3)12m/s2.(2)根据动量定理有:﹣(F安t+μmgt)=0﹣mv0而F安t=BLt=BLq,得:BLq+μmgt=mv0,解得:t=(3)当杆速度为2m/s时,由感应电动势为:E=BLv安培力为:F=BIL,而I=然后根据牛顿第二定律:F+μmg=ma代入得:解得加速度:a=12m/s2,25.(20分)如图(a),超级高铁(Hyperloop)是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具,它具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点。
如图(b),已知管道中固定着两根平行金属导轨MN、PQ,两导轨间距为r;运输车的质量为m,横截面是半径为r的圆。
运输车上固定着间距为D、与导轨垂直的两根导体棒1和2,每根导体棒的电阻为R,每段长度为D的导轨的电阻也为R。
其他电阻忽略不计,重力加速度为g。
(1)如图(c),当管道中的导轨平面与水平面成θ=30°时,运输车恰好能无动力地匀速下滑。
求运输车与导轨间的动摩擦因数μ;(2)在水平导轨上进行实验,不考虑摩擦及空气阻力。
①当运输车由静止离站时,在导体棒2后间距为D处接通固定在导轨上电动势为E的直流电源,此时导体棒1、2均处于磁感应强度为B,垂直导轨平向下的匀强磁场中,如图(d)。
求刚接通电源时运输车的加速度的大小;(电源内阻不计,不考虑电磁感应现象)②当运输车进站时,管道内依次分布磁感应强度为B,宽度为D的匀强磁场,且相邻的匀强磁场的方向相反。
电磁感应中动量、能量关系的运用1.如图2所示.在光滑的水平面上.有一垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内.现有一个边长为a(a﹤L)的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界滑过磁场后.速度为v(v﹤v0).那么线圈()A.完全进入磁场中时的速度大于(v0+v)/2B.完全进入磁场中时的速度等于(v0+v)/2C.完全进入磁场中时的速度小于(v0+v)/2D.以上情况均有可能2.如图3所示,在水平面上有两条导电导轨MN、PQ.导轨间距为d.匀强磁场垂直于导轨所在的平面向里.磁感应强度的大小为B.两根完全相同的金属杆1、2间隔一定的距离摆开放在导轨上.且与导轨垂直。
它们的电阻均为R.两杆与导轨接触良好.导轨电阻不计.金属杆的摩擦不计。
杆1以初速度v0滑向杆2.为使两杆不相碰.则杆2固定与不固定两种情况下.最初摆放两杆时的最少距离之比为()A.1:1B.1:2C.2:1D.1:13.如图所示.光滑导轨EF、GH等高平行放置.EG间宽度为FH间宽度的3倍.导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中.左侧呈弧形升高。
ab、cd是质量均为m的金属棒.现让ab 从离水平轨道h高处由静止下滑.设导轨足够长。
试求:(1)ab、cd棒的最终速度;(2)全过程中感应电流产生的焦耳热。
4.如图所示.竖直放置的两光滑平行金属导轨.置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中.两根质量相同的导体棒a和b.与导轨紧密接触且可自由滑动。
先固定a.释放b.当b的速度达到10m/s时.再释放a.经过1s后.a的速度达到12m/s.则(1)此时b的速度大小是多少?(2)若导轨很长.a、b棒最后的运动状态。
5.两根平行的金属导轨.固定在同一水平面上.磁感强度B=0.5T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直.导轨的电阻很小.可忽略不计。
导轨间的距离l=0.20m.两根质量均为m=0.10kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动.滑动过程中与导轨保持垂直.每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。
难点6 电磁感应中动量定理和动量守恒定律的运用1. 如图1所示,半径为r的两半圆形光滑金属导轨并列竖直放置,在轨道左侧上方MN间接有阻值为R0的电阻,整个轨道处在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两轨道间距为L,一电阻也为R0质量为m的金属棒ab从MN处由静止释放经时间t到达轨道最低点cd时的速度为v,不计摩擦。
求:(1)棒从ab到cd过程中通过棒的电量。
(2)棒在cd处的加速度。
2. 如图2所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内,现有一个边长为a(a﹤L)的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界滑过磁场后,速度为v(v﹤v0),那么线圈A.完全进入磁场中时的速度大于(v0+v)/2B.完全进入磁场中时的速度等于(v0+v)/2C.完全进入磁场中时的速度小于(v0+v)/2D.以上情况均有可能3. 在水平光滑等距的金属导轨上有一定值电阻R,导轨宽d电阻不计,导体棒AB垂直于导轨放置,质量为m ,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现给导体棒一水平初速度v0,求AB在导轨上滑行的距离.4. 如图3所示,在水平面上有两条导电导轨MN、PQ,导轨间距为d,匀强磁场垂直于导轨所在的平面向里,磁感应强度的大小为B,两根完全相同的金属杆1、2间隔一定的距离摆开放在导轨上,且与导轨垂直。
它们的电阻均为R,两杆与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属杆的摩擦不计。
杆1以初速度v0滑向杆2,为使两杆不相碰,则杆2固定与不固定两种情况下,最初摆放两杆时的最少距离之比为:A.1:1B.1:2C.2:1D.1:15:如图所示,光滑导轨EF、GH等高平行放置,EG间宽度为FH间宽度的3倍,导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中,左侧呈弧形升高。
ab、cd是质量均为m的金属棒,现让ab从离水平轨道h高处由静止下滑,设导轨足够长。
试求: (1)ab、cd棒的最终速度;(2)全过程中感应电流产生的焦耳热。
动量定理、动量守恒、动量实验情景题原创2024.6.30上海市位育中学伍秀峰《物体相互作用中的守恒量动量》补充习题1:1、看不见的碰撞I碰撞的特征包括物体间存在相互作用、过程时间很短、物体的Array运动状态发生改变等。
已知α粒子的速度一般约为光速的5%,由于强的电离作用,可以在云室中显示出很明显的径迹。
右图是用云室观察α粒子的照片,三条径迹中有一条存在明显的偏折,则这里是否存在α粒子与其他物体的碰撞,为什么?参考解答:是。
在径迹转折点附近的很小一段范围内,这个α粒子与别的(看不见的)物体发生了碰撞,因为:1、此粒子的运动方向明显改变,说明运动状态(瞬时速度)发生了明显变化。
2、运动状态的改变需要力,说明粒子在此与别的物体间存在明显的相互作用。
3、结合粒子速度,该转折过程所用时间是很短的。
综上,均符合碰撞的特征,所以这里径迹转折的粒子在转折点附近与别的物体发生了碰撞。
作业目标:1)物理观念水平2——物质观,运动和相互作用2)科学思维水平3——模型建构、科学推理。
(力学模型的建构,证据获取和特征分析)培养学生将真实情景转化为物理模型的能力,并运用运动和相互作用观作出解释,在学生的表述中体现其思维水平,在特征的对比上培养一定的证据意识,帮学生将对碰撞的认识拓展到微观领域。
速度的矢量观点。
设计说明:1)与配套练习的互补性:本章章首提到对碰撞现象研究的重要性,也是现代科学研究的重要手段,但是没有出现过对碰撞现象进行判断的练习。
2)设计特色与评价要点:依据特征对事物的属性进行判断是重要的科学研究方法,此为真实实验视频截图,综合矢量性,利用特征对比进行证据意识的培养,并且发挥学生的想象力建构模型,推理实际上看不见的微观领域的碰撞。
2、枪械中的动量I如图所示是我国某自动步枪的弹头速度随离枪口距离变化的图像,其实际的飞行轨迹很复杂,这里将其简化为水平直线运动,已知弹头质量为4.2g 。
(1)在100m 距离上,弹头速度为820m/s 时,将弹头与一个质量为50kg 、速度为5m/s 的跑步者相比,动能较大的是___________,动量较大的是_____________。
三大力学思路在电磁感应应用之动量守恒问题【例1】如图所示,电阻不计的两光滑金属导轨相距L,放在水平绝缘桌面上,半径为R的1/4圆弧部分处在竖直平面内,水平直导轨部分处在磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,末端与桌面边缘平齐。
两金属棒ab、cd垂直于两导轨且与导轨接触良好。
棒ab质量为2m,电阻为r,棒cd的质量为m,电阻为r。
重力加速度为g。
开始棒cd静止在水平直导轨上,棒ab从圆弧顶端无初速度释放,进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触并一直向右运动,最后两棒都离开导轨落到地面上。
棒ab与棒cd落地点到桌面边缘的水平距离之比为3∶1。
求:⑴棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小;⑵棒cd在水平导轨上的最大加速度⑶两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热。
【例2】如图所示,PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨,导轨间距为L。
PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨;QM、DE为足够长的水平导轨。
导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。
a、b为材料相同、长度为L的导体棒,跨接在导轨上。
已知a棒的质量为m、电阻为R,a棒的横截面是b棒的3倍。
金属棒a和b都从距水平面高度为h的弧形导轨上由静止释放,分别通过DQ、EM同时进入匀强磁场中,a、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。
若金属棒a、b与导轨接触良好,且不计导轨的电阻和棒与导轨的摩擦。
⑴金属棒a、b刚进入磁场时,回路中感应电流的大小和方向如何?⑵通过分析计算说明,从金属棒a、b进入磁场至某金属棒第一次离开磁场的过程中,电路中产生的焦耳热。
【例3】两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内,导轨间的距离为L,导轨上平行放置两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示。
已知导体棒的质量均为m,电阻均为R,其它电阻忽略不计,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。
开始时,导体棒cd静止,ab有水平向右的初速度v0。
量为m ,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中 ,磁感应强度为B.现给导体棒一水平初速度v o ,求AB 在导轨上滑行的距离(2)如图2所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽度为长为a (a < L )的正方形闭合线圈以初速度 v o 垂直磁场边界滑过速度为v(v < v o ),那么线圈高考物理电磁感应中动量定理和动量守恒定律的运用A.完全进入磁场中时的速度大于(v o +v )12 (1)如图1所示,半径为r 的两半圆形光滑金属导轨并列竖直放置,在轨道左侧上方 MN 间接有阻值B.完全进入磁场中时的速度等于( v o +v )/2 为R o 的电阻,整个轨道处在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀 中,两轨道间距为 L , 一电阻也为 R o 质量为m 的金属棒ab 由静止释放经时间t 到达轨道最低点cd 时的速度为v ,不计 (1)棒从ab 到cd 过程中通过棒的电量。
强磁场 从MN 处 摩擦。
求:C.完全进入磁场中时的速度小于( v o +v )/2D.以上情况均有可能(2)棒在cd 处的加速度。
(3 )在水平光滑等距的金属导轨上有一定值电阻 R,导轨宽d 电阻不计,导体棒AB 垂直于导轨放置,质L 的区域内,现有一个边轨垂直。
它们的电阻均为 R ,两杆与导轨接触良好,导轨电阻 属杆的摩擦不计。
杆 1以初速度v o 滑向杆2,为使两杆不相 2固定与不固定两种情况下,最初摆放两杆时的最少距离之比5:如图所示,光滑导轨EF 、GH 等高平行放置, 处于竖直向上的匀强磁场中,左侧呈弧形升高。
ab 、 道h 高处由静止下滑,设导轨足够长。
试求: (1)ab 焦耳热。
A.1:1B.1:2C.2:1D.1:1(4)如图3所示,在水平面上有两条导电导轨 MN 、PQ ,导轨间距为d ,匀强磁场垂直于导轨所在的平面向里,磁感应强度的大小为 B ,两根完全相同的金属杆 1、2间隔一定的距离摆开放在导轨上,且与导 为:EG 间宽度为FH 间宽度的3倍,导轨右侧水平且 cd是质量均为m 的金属棒,现让ab 从离水平轨 、cd 棒的最终速度;(2)全过程中感应电流产生的不计,金 碰,则杆6、:如图所示,竖直放置的两光滑平行金属导轨,置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中,两根质量相7、:两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.5T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。
动量守恒实验报告一、实验目的验证动量守恒定律,加深对动量守恒概念的理解,掌握实验中数据的测量和处理方法。
二、实验原理动量守恒定律指出:如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变。
在本实验中,通过研究两个物体在碰撞前后的动量变化,来验证动量守恒定律。
三、实验器材1、气垫导轨2、光电门传感器3、滑块 A、B(质量已知)4、数字计时器5、天平四、实验步骤1、用天平分别测量滑块 A、B 的质量 mA 和 mB,并记录下来。
2、将气垫导轨调至水平。
可以通过将滑块放在导轨上,观察其是否能在导轨上保持静止或匀速运动来判断导轨是否水平。
3、安装光电门传感器,分别在导轨的两端固定好。
4、给滑块 A 一个初速度,使其在气垫导轨上运动,通过光电门传感器记录其通过的时间 t1。
5、让滑块 A 与静止的滑块 B 发生碰撞,碰撞后两滑块分别运动,再次通过光电门传感器记录它们通过的时间 t2 和 t3。
6、重复实验多次,以减小误差。
五、数据记录与处理1、实验数据记录表|实验次数|滑块 A 质量 mA(kg)|滑块 B 质量 mB(kg)|滑块 A 碰撞前速度 vA1(m/s)|滑块 A 碰撞后速度 vA2(m/s)|滑块 B 碰撞后速度 vB(m/s)||||||||| 1 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ || 2 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ || 3 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ || 4 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ || 5 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ |2、速度的计算根据公式:速度 v =路程 s /时间 t ,路程 s 等于光电门传感器之间的距离,已知为 L。
则滑块 A 碰撞前的速度 vA1 = L / t1 ,碰撞后的速度 vA2 = L /t2 ,滑块 B 碰撞后的速度 vB = L / t3 。
高中物理中通过传感器探寻碰撞问题一、引言在高中物理学习中,碰撞是一个重要的研究课题。
随着科技的不断发展,传感器技术在物理实验中得到了广泛的应用。
本文将探讨高中物理中通过传感器探寻碰撞问题的实验方法和意义。
二、传感器在碰撞实验中的应用1. 传感器的原理传感器是一种能够感知特定物理量并将其转化为可读取信号的设备。
在碰撞实验中,我们可以利用压力传感器、加速度传感器等不同类型的传感器来检测碰撞过程中产生的压力、速度等物理量。
在进行碰撞实验时,我们可以根据具体的实验需求选择合适的传感器。
在研究弹性碰撞时,可以使用压力传感器来检测碰撞过程中的压力变化;在研究动量守恒定律时,可以使用加速度传感器来测量碰撞物体的速度变化等。
3. 传感器在物理实验中的意义传感器的应用使得物理实验更加直观和精确。
通过传感器可以实时监测碰撞过程中的物理量变化,从而更好地理解碰撞现象。
传感器还可以帮助学生培养数据采集和处理的能力,提高他们在实验中的动手能力和实验设计能力。
1. 弹簧碰撞实验材料:弹簧、小车、传感器(可选择压力传感器或加速度传感器)实验步骤:(1)将弹簧一端固定在墙上,另一端连接小车。
(2)安装传感器,以便实时监测碰撞过程中的压力或速度变化。
(3)释放小车,观察并记录弹簧碰撞过程中传感器的数据变化。
实验目的:通过传感器监测弹簧碰撞过程中的压力变化,验证弹簧碰撞的弹性特性。
2. 动量守恒实验四、基于传感器的碰撞实验教学示例在教学中,我们可以通过基于传感器的碰撞实验来帮助学生更直观地了解碰撞现象,并引导他们进行实验设计和数据处理。
教学步骤:(1)简要介绍传感器的应用和原理,引导学生了解传感器在碰撞实验中的意义。
(2)展示弹簧碰撞实验和动量守恒实验的操作方法,并让学生分组进行实验。
(3)指导学生使用传感器监测碰撞过程中的数据变化,并进行数据处理和分析。
(4)引导学生讨论实验结果,总结碰撞现象的规律,并与理论知识进行对比。
高中物理中通过传感器探寻碰撞问题高中物理是一门让学生们了解自然规律和物质运动规律的重要学科,而在物理学习中,碰撞问题是一个重要的内容之一。
通过碰撞问题的学习,可以更好地理解物体之间的相互作用和能量转化。
而在传统的物理教学中,学生们往往通过实验和观察来理解碰撞问题,但是随着科技的发展和物理教学的进步,可以通过传感器来探寻碰撞问题,为学生们提供更直观、更深入的学习体验。
传感器是一种能够感知和收集信息的装置,可以将物体的运动、温度、压力等信息转化为电信号或者数字信号。
在物理教学中,传感器可以被用于检测物体的速度、加速度等信息,从而提供实验数据和图形分析。
通过传感器探寻碰撞问题,可以帮助学生们更直观地了解碰撞过程中的能量转化和动量守恒定律,为他们提供更具有挑战和启发性的学习体验。
传感器探寻碰撞问题的实验设计需要结合具体的教学内容和学生的实际情况。
一种常见的实验设计是利用加速度传感器和压力传感器来探究碰撞问题。
通过利用加速度传感器检测小车在碰撞过程中的速度变化和加速度变化,可以帮助学生们深入理解碰撞过程中动能和动量的转化规律。
利用压力传感器可以检测碰撞过程中物体之间的压力变化,从而帮助学生们理解碰撞过程中的能量转化和压力变化。
通过这些实验设计,学生们可以亲自参与实验操作和数据分析,从而加深对碰撞问题的理解。
除了利用传感器探寻碰撞问题的实验设计,还可以结合数学建模和计算机模拟来加深学生对碰撞问题的理解。
通过建立碰撞的数学模型,可以帮助学生们更清晰地理解碰撞过程中动能和动量的转化规律,并通过计算机模拟的方式观察和分析碰撞过程。
这种综合利用传感器、数学模型和计算机模拟的方法,可以帮助学生们更全面地理解碰撞问题,培养其动手实验、逻辑思维和分析能力。
通过传感器探寻碰撞问题,不仅可以提供学生们更真实的实验体验,也可以帮助学生们更直观地理解碰撞问题的本质。
传感器探寻碰撞问题的实验设计和实施,需要教师具备丰富的物理知识和实验经验,同时也需要学校提供先进的实验设备和技术支持。
高中物理中通过传感器探寻碰撞问题【摘要】在高中物理中,通过传感器探寻碰撞问题是一个重要的研究领域。
本文首先介绍了碰撞的基本概念,然后详细讨论了传感器在碰撞实验中的应用及其类型和工作原理。
接着,对实验设计与数据分析进行了分析,说明了传感器在实时监测碰撞过程中的重要作用。
结论部分强调了传感器在探寻碰撞问题中的重要性,并展望了未来研究方向。
本文通过对传感器在探寻碰撞问题中的应用进行深入分析,为高中物理教育和研究提供了有益的启示。
通过传感器探寻碰撞问题不仅拓宽了学生的知识视野,也带来了更深刻的实验体验和学术理解。
【关键词】高中物理,传感器,探寻碰撞问题,碰撞基本概念,传感器应用,传感器类型,传感器工作原理,实验设计,数据分析,实时监测,重要性,未来研究方向,总结。
1. 引言1.1 背景介绍传感器的应用为研究人员提供了便利,使得他们可以更加直观地观察并分析碰撞过程。
通过传感器,研究者能够实时获取碰撞物体的速度、加速度、压力等数据,进而深入研究碰撞的规律和特性。
传感器的不断发展和应用使得实验设计更加精确、数据分析更加准确,为碰撞问题的研究提供了更多可能性。
通过传感器探寻碰撞问题已经成为高中物理实验中的常见手段。
传感器的使用不仅提高了实验的准确性和可重复性,还为学生提供了更直观、更具有实践意义的学习体验。
在今后的研究中,传感器技术的发展将继续推动碰撞问题的深入探究,为我们揭开物体相互作用规律的面纱。
1.2 研究意义研究意义:碰撞是物理学中一个重要的研究领域,对于我们理解物体之间相互作用的过程和规律具有重要意义。
通过研究碰撞,我们可以了解物体在相互碰撞时的能量转化、动量守恒等基本规律,这对于提高我们对物理学的认识和理解具有重要意义。
传感器在探寻碰撞问题中的应用,可以帮助我们实时监测碰撞过程中的各种参数变化,提供详细的数据支持。
通过传感器的应用,我们可以更加精确地探究碰撞的过程,了解碰撞中可能存在的问题和规律,为碰撞实验的设计和数据分析提供更加可靠的依据。
验证动量守恒定律摘要:动量守恒定律是高中一个比较重要的定律,动量守恒定律:相互作用的几个物体组成的系统如果不受力或所受外力的和为零,动量保持不变。
但是直接测出碰撞前后物体的速度是比较困难的,因此在此次实验中特意避开了直接测量速度而是转换为测量通过两片相同挡光片的时间间接的验证动量守恒定律。
关键字:动量,守恒,光电门,挡光片,气垫导轨 ● 实验目的用光电门传感器验证动量守恒定律 ● 实验器材朗威DISlab 、计算机、光电门传感器、气垫导轨、两块相同的挡光片、滑块 ●实验原理及其实验装置图马蹄形光电门的构件内侧两边分别装有红外发射与接收器件,构成一连续光路,当中间遮挡时将会切断光路而产生一脉冲信号,根据挡光片挡光的宽度和时间,即可获取物体的运动速度。
气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。
空气再由导轨表面上的小孔中喷出,在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。
滑行器就浮在气垫层上,与轨面脱离接触,因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动,极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差,使实验结果接近理论值。
动量导轨上的两滑块质量相等,两滑块上的挡光片宽度相同。
现将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律”实验。
实验中用滑块甲撞击静止在导轨上的滑块乙,碰撞前滑块乙处于静止状态。
实验装置图设滑块甲和它上面的挡光片的质量为m1,滑块乙和它上面的挡光片的质量为m2,滑块甲通过左边的光电门的时间为t1,通过右边或左边光电门的时间为t2,滑块乙通过右边光电门的时间为t3。
由动量守恒定律22112211v m v m v m v m '+'=+可得:1012123s s s m m m t t t +=+又因为上式中S 是相同的,m1=m2故上式又可以改写为111123t t t =+或111123t t t =-+注:如果滑块甲碰撞后通过右边光电门那么选择(1)式如果通过左边选(2)式所以,此次试验中我们只需测量m1通过左边光电门的时间t1、通过右边或左边光电门的时间t2以及m2通过右边光电门的时间t3。
验证动量守恒定律——基于压力传感器的创新实验
肖云剑
【期刊名称】《物理通报》
【年(卷),期】2018(0)10
【摘要】动量守恒定律是力学中一个重要定律,其验证实验已经出现很多.这里我们再一次换个角度去探索实验的美妙.
【总页数】2页(P87,90)
【作者】肖云剑
【作者单位】中山市华侨中学广东中山 528400
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于AVM平台的虚拟物理实验的设计与开发*--以验证动量守恒定律为例 [J], 肖芳;陈国军;郭杰荣
2.基于实验探究核心素养的创新实验设计——以“利用DISlab验证正弦交流电电流有效值的教学”为例 [J], 党强强
3.利用SOLO试题提高实验复习有效性的尝试——以"验证动量守恒定律"为例 [J], 徐芳;沈文炳
4.利用SOLO试题提高实验复习有效性的尝试——以“验证动量守恒定律”为例[J], 徐芳;沈文炳
5.动量守恒定律创新实验类试题的研究及启示 [J], 石芸珲
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动量与冲量的实验测量动量和冲量是物理学中非常重要的概念,它们能够帮助我们理解物体运动的性质和相互作用的规律。
在本文中,我们将介绍如何进行动量和冲量的实验测量,并通过实验结果来验证相关理论。
实验一:动量守恒实验首先,我们需要准备一个光滑的水平轨道、两个小车和一个跟踪小车运动的摄像机。
具体操作如下:1. 将轨道放置在水平面上,并确保其不会移动。
2. 将一个小车放在轨道的一端,将其与摄像机对准。
3. 给小车一个初始的动量,可以通过一个推力装置来实现(如弹簧推力装置)。
4. 在摄像机的帮助下,记录小车在轨道上的运动轨迹。
5. 重复上述步骤,但这次将两个小车同时放置在轨道上,观察它们的碰撞及其对动量守恒的影响。
分析实验结果:通过分析实验中记录的数据,我们可以计算小车的动量。
根据动量守恒定律,当两个小车碰撞时,它们的总动量应保持不变。
我们可以验证计算结果是否与理论预期相符,从而验证动量守恒定律。
实验二:冲量实验冲量是力在时间上的积分,反映了物体受力和受力时间的关系。
我们可以通过下面的步骤来测量冲量:1. 准备一个弹性小球和一个光滑的水平面。
2. 将小球放在水平面上,并用一个长直尺将其固定。
3. 将一个力传感器固定在尺子的另一端。
4. 用另一个小球从一定高度落下并碰撞到固定的小球上,通过力传感器来记录碰撞时的受力情况。
5. 根据记录的受力-时间曲线,计算出碰撞过程中力的积分值,即为冲量。
分析实验结果:通过上述实验,我们可以获得碰撞的受力-时间曲线,并计算出冲量的大小。
同时,我们还可以改变实验条件,如改变小球的质量、高度等,观察它们对冲量的影响。
这样可以验证冲量与动量变化的关系,并进一步理解冲量对物体运动产生的影响。
总结:动量与冲量是描述物体运动的重要物理量。
通过实验测量动量和冲量的大小,并验证其相关的理论公式,我们能够更深入地了解物体运动的性质和相互作用的规律。
在实验过程中,我们需要准备合适的实验装置,并通过数据记录与计算来分析实验结果。
动量定理在电磁传感器中的应用
概述:
动量定理是物理学中的基本原理之一,它描述了物体在受到外
力作用时的运动变化。
本文将探讨动量定理在电磁传感器中的应用。
1. 电磁传感器的基本原理
电磁传感器利用电磁感应的原理来检测和测量物体的属性。
它
包括一个发射器和一个接收器,发射器产生电磁波,接收器接收并
转化为电信号。
物体的属性通过电信号的变化进行测量。
2. 动量定理与电磁传感器
动量定理描述了物体的运动与作用力之间的关系。
在电磁传感
器中,作用力可以被看作是物体对电磁波的响应。
当物体与电磁波
相互作用时,它们之间会产生动量的转移和变化。
3. 应用案例
3.1 速度测量
电磁传感器可以利用动量定理来测量物体的速度。
当物体通过
传感器时,它对电磁波的响应会产生电信号的变化。
通过测量电信
号的变化,可以推导出物体的速度信息。
3.2 重量测量
动量定理也可以用于测量物体的重量。
当物体受到地球引力时,它对传感器产生的电磁波会产生一定的响应。
通过测量响应的大小,可以推导出物体所受的重力大小,进而计算出物体的重量。
结论:
动量定理在电磁传感器中有着广泛的应用。
通过利用动量定理,电磁传感器可以实现速度测量和重量测量等功能。
这些应用为科学
研究和工程领域提供了重要的测量工具。
参考文献:
[1] 张三,李四,王五,“动量定理的原理与应用”,物理学报,2010年。
[2] 钱六,赵七,“电磁传感器及其应用”,传感技术杂志,
2015年。
利用传感器研究动量守恒问题
动量与动量守恒
物理学中,动量指的是物体运动时所具有的物理量。
动量大小与物体的质量和
其速度有关,动量矢量方向与物体飞行方向相同。
动量守恒定律指出,当一个系统中所有物体合力为零时,系统内部的总动量不会改变。
这意味着,如果一个物体失去了一定量的动量,那么总动量将转移到另一个物体身上。
动量守恒常用于解释物体碰撞时的现象。
例如,在一次用皮球进行的体育比赛中,运动员要将皮球尽可能快地击向对方的领域。
当他们击打皮球时,球从一个位置向另一个位置飞行。
当皮球与另一个篮球碰撞时,动量守恒法则始终适用,因此皮球和篮球的总动量始终相等。
而由于皮球和篮球的质量不同,因此它们的速度也不同。
在实际生活中,动量守恒常常受到许多影响因素的干扰,例如空气阻力和摩擦力。
此时,传感技术可以发挥重要作用,以测量精度更高的动量值,以及考虑更多因素来修正实际情况,以获得更准确的结果。
传感器及其应用
传感器是一种能测量物理量的装置,可将物理量转换为电信号,以便于测量、
记录和分析。
近年来,由于传感器技术的快速发展,越来越多的传感器普及到日常生活中。
传感器在动量守恒研究中的应用非常广泛。
例如,在大型实验室中,高速相机
可用于记录物体在碰撞过程中的位置、速度和加速度。
当物体减速时,它的位置、速度和加速度都会发生变化。
通过这些变化,可以发现,当物体碰撞时,其动量始终得到保持。
举个例子,假设我们要研究一个小球的运动轨迹,以验证动量守恒定律。
我们
可以用一个图像传感器来拍摄小球的运动,这样一个研究项目可以非常简单和直观。
将所有小球位置的测量值记录下来,我们可以通过相关公式推导出小球的速度和加速度,并确定碰撞发生后小球的速度变化和动量变化。
另外,传感器技术也可以用于测量物体的速度和位置,以更精确地分析运动。
例如,在汽车安全测试中,加速度传感器可用于记录车辆的加速和减速情况和转向数据,以便更准确地确定车辆的翻转率和其冲击时对机动性和车辆稳定性的影响。
应用案例
以下是一些利用传感器研究动量守恒问题的实际案例:
1.使用相机测量弹性碰撞
通过使用高速相机记录球的碰撞,我们可以通过观察联动的相对运动来确定每个物体的排列顺序,并计算物体不同位置之间的距离和加速度。
从这些数据中,我们能够推出小球的速度和动量,并通过计算得出每次碰撞后小球的动量是否守恒。
2.测量车辆碰撞时间和速度
当两个车辆发生碰撞时,假设它们之间合力为零,则动量守恒法则始终适用。
利用车载加速度传感器,车辆碰撞的刹那,可以记录并分析车辆行驶的加速度和速度变化信息,以便更好地推导出车辆碰撞发生后动量的变化以及各种因素的影响程度。
3.加速度计识别运动状态
加速度计常用于识别运动状态。
例如,它们可以用于高速火车的控制系统中,以检测火车的摆动和运动状态,从而更加准确地控制火车的行驶速度和方向,提高火车的运输效率。
结论
动量守恒定律是物理学中非常重要的一个概念,有广泛的应用。
传感器技术可以帮助我们更好地研究动量守恒问题,对于动量守恒定律的验证和实际应用有重要的推动作用。
在物理教育教学、运动训练、汽车安全测试等领域都能发挥应有的作用。