对“动量守恒定律”设计实验的再思考

陈俊恺

摘 要：在高中物理中，演示实验是教材中最重要的组成部分之一，也是物理老师课堂教学过程中必不可少的教学环节。我们通过对演示实验的观察与实际操作，不仅能加深对物理理论知识的理解与记忆，还能充分拓展自身的发散思维及创新能力。动量守恒定律是贯穿高中物理学习的一个重要知识点，是学好高中物理的最基础部分。通常在学习此定律时都要通过相应的演示实验已验证其客观性。但是笔者在对此实验进行演示后，结合自己所掌握的一些物理知识，并在物理老师的专业指导下对此实验进行了深入思考，并发现其中存在的一些问题。本文将带着这些问题，对动量守恒定律的演示实验进行了重新设计，希望能对自己及其他同学的物理学习有所助益。

关键词：动量守恒定律;演示实验;思考;设计

在所学习的高中物理知识中，动量守恒定律是这些知识内容中最重要的组成部分，并且也将是贯穿整个高中物理学习中的重点与难点。只有掌握好动量守恒定律，才能为高中物理的学习打下夯实的理论基础。在学习动量守恒定律这节课程时，物理老师经常会通过实验对这种规律进行演示，通过实物的真实活动情况以加深我们对其中规律的理解。并且这种实验在操作上也较为简单，便于我们在课后进行独立演示。但是通过对此演示实验的实际操作，结合自己已掌握的物理理论知识，笔者通过自我思考并结合物理老师的专业指导，发现教材中的动量守恒定律演示实验中存在一些问题。带着这些问题，笔者经过深入思考与研究，并通过与物理老师交流，在其指导下对教材中原有的动量守恒定律演示实验进行了重新设计。

1.存在的问题

在此演示实验中，笔者发现其中存在的问题主要表现在三个方面：首先就是实验结果，此演示实验的结果在准确性上存在偏差，因为严格来说实验中所使用的木板其平面应该是绝对光滑的，但在实际生活中这种绝对光滑的现象并不存在，在这点上就已经不能满足动力守恒的相关要求;其次演示实验的现象并不容易被观察到，并且一些定量性的结果在获取上也存在难度;最后就是实验的操作过程难以调控，因为连接两个小车的细线被剪断之前，夹在小车之间的弹簧很可能会因为难以承受压缩而跳脱出演示平台。据相关调查发现，有的物理老师在此环节的设计中将原来的轨道改成了气垫导轨，并借助了先进的仪器以辅助对实验数据的测量和记录，并且也取得了较好的实验效果。但是因这些道具都较为先进，对一些较为落后的地区都很难达到这种教学条件，甚至一些教学力量极度匮乏的地区连基本的实验条件都无法满足，也就更不用说更先进的实验设备了。因此在这些地区中，此演示实验的结果的准确度以及实验的精确性都难以达到预期，并会对此知识点的教学效果产生影响。

2.改进设计的理论依据

要在不使用先进设备加以辅助的基础上对此演示实验进行改进设计，首先就要重点解决两个问题。第一就是要确保作用前后整个系统所受到的外力之和为零，这也是满足动量守恒的最基本条件;第二就是要确保实验更加易于操作，并能通过实验得到准确的量化数据。通过结合所掌握的物理知识，笔者发现平抛运动就可以很好地解决这两个问题。实验设定两个小球在受到力的作用前是静止的，当受力后，两个小球同时开始做平抛运动，并在水平方向同时开始做匀速直线运动，这是在水平方向上的动量是守恒的，其合力为零，因此平抛运动就能解决第一个问题。而假如两个小球在受力后同时从同一高度进行平抛运动，其运动时间就是相等的，通过使用相关公式进行计算可知，其在水平方向上的位移就可以作为动量守恒的量化数据，并且极为准确。

3.实验设计

3.1实验器材

平台，等质量红色小球2个，等质量绿色小球2个，且红绿色小球质量不等，细线，两端都配有挡板的弹簧;刻度尺;白纸;复写纸

3.2实验方案

首先应将准备好的实验器材进行组装，将细线穿过弹簧两侧挡板的中心并将弹簧进行压缩，要确保与弹簧两侧的挡板相接触的小球刚好都处于平台的边缘位置，随后将装置好的平台放置于实验台上，并在平台两侧分别铺上白纸和复写纸（注：白纸应在复写纸下方以记录小球落下的位置）。

3.3具体操作

在弹簧两端放好红色小球，迅速剪断细线使两个小球在弹簧弹力的作用下开始做平抛运动，用刻度尺测量好分别记录好两小球落地后其接触点与平台两侧侧壁的水平距离为S1、S2，，将小球换成绿色后再次重复上述实验，并记录水平距离。

4.具体实施环节

在对实验进行改进后，在物理老师的指导下通过将班级学生进行分组，使同学们都参与到此实验的实际操作过程中。首先在课下协助好物理老师准备好实验所需的全部器材，在老师结束对动力守恒定律中所涉及到的相关物理学知识的讲授后，并讲清演示实验中同学们所需注意的一些事项，就可以安排同学们对实验中存在的问题进行分组探讨。各组学生在相互配合下共同完成对此演示实验的共同操作，并根据记录所得出的定量数据对动量守恒定律进行验证。

结束语

通过这种深入的思考并结合实际的实践操作，笔者不仅对所学过的物理知识进行了再次掌握，并更加深入理解并掌握了这些知识之间存在的联系。而且这种理解上的深入也提升了笔者在日常生活中对物理知識的运用能力。之前在学习物理知识的过程中，一直不能对实验进行重视，导致自己总是不能理解老师在课堂上的授课意图，也不能对所学到的知识进行融会贯通，更不能亲自动手实验。但是这种对教材实验的在思考就能极大改善这种现象，通过这种方式不仅可以拓宽我们的发散思维，还能提升我们的创新能力，对今后的学习也必将大有助益。

参考文献

[1]江志云.对一个动量守恒定律设计实验的再思考.[J].湖南中学物理，2017（11）.

[2]丁五一.对验证动量守恒定律的一个实验装置的思考.[J].新课程导学，2012（23）

[3]陈芹.关于验证动量守恒定律两种实验装置的比较.[J].新课程导学，2012（26）