J2135型碰撞实验器的两点改进

　　摘要：对J2135型碰撞实验器作了进一步的改进。改进后的实验装置与课本上的相比，具有成本低、易操作、现象明显、趣味性强的特点，用于教学实践后提高了教学效果。
　　关键词：J2135；碰撞实验器；改进
　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2011)2(S)-0060-3
　　
　　2003年人教版高二物理的学生实验一“验证动量守恒定律”，若按照教材图示准备，缺乏可操作性，学生在实验室无法进行实验。因而笔者作了三点改进：把两种纸从地面移到桌面铺放；把碰撞器从桌边移到铁架台竖杆上固定；增加两个沙盘，以接纳两个在斜槽下部末端碰撞后落到桌面弹起又将落下的小球［1］。改进后的这一实验方便了学生的操作，小球不再到处乱滚，实验秩序由混乱变为良好，应该说较为理想。但通过三年来的具体实践，从精益求精的角度考虑，该实验装置还存在两处不足：一处是因改变碰撞实验器的固定位置和方法引起的；另一处则是碰撞实验器附件（线垂）结构的不足。
　　本着实验和教具应不断改进和完善的创新原则，针对以上实验中的不足，笔者在指导学生做该实验时，对仪器又作了两点小改进，现分别介绍如下：
　　
　　1 选用教具
　　
　　1.1 J2135型碰撞实验器（见图1）
　　轨道：由一长300毫米的铝材压制而成，水平部分长80毫米，轨道两侧标志厘米刻度，轨道与底板夹角为30度。
　　底座：由塑料（或铁皮）制成，能用固定夹夹持在实验台上。
　　重锤：系在定位针上，用其标志入射球起始位置在地面的垂直投影点。
　　钢球支承架：由钢板冲成弧形（镀铬）。一端与底座连接，另一端装有上下可以调节的螺丝，并附有一锁紧滚花螺母，可使螺钉在一定高度上固定。
　　钢球及胶木球：钢球为硬质镀铬轴承滚球。胶木球的大小与钢球一致。
　　1.2 J2135型碰撞实验器原理
　　钢球从斜槽上滚下，离开槽口做平抛运动。此运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动两个分运动（见图2），O点为钢球做平抛运动的起始点在地面上的垂直投影。A是钢球的落地点， 为钢球在水平方向的位移。t是钢球从平抛起点到落地点所经过的时间。当高度H不变时，时间t是一定的，这样，我们可以把时间t规定为一个“时间单位”。那么，钢球水平飞出的速度，就可以用位移OA来表示，即v0=OA。如果仍在高度H处，用两个质量完全相同的钢球a、b，质量分别为：m1、m2，让a球在开始做平抛运动的初始时刻与b球相碰（设它们为完全弹性碰撞），它们将分别同时落地于B、C两点，如图。同理，它们由起点到落地点水平方向的位移OB