基于智能手机的动量守恒实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于智能手机的动量守恒实验装置，包括气垫导轨，所述气垫导轨上放置有两个滑块，两个所述滑块上均固定有手机。本实用新型专利技术不仅使数据处理更加便捷，而且凸显出教学创新，提升学生的学习自主性和探究能力，操作的过程简单。操作的过程简单。操作的过程简单。

【技术实现步骤摘要】
基于智能手机的动量守恒实验装置


[0001]本技术涉及动量守恒实验
，尤其涉及基于智能手机的动量守恒实验装置。

技术介绍

[0002]动量守恒实验在中学物理实验中是最重要的验证实验之一，但是气垫导轨与光电计时器所组成的装置验证存在操作灵敏度和数据处理复杂的情况，以致实验时并不能达到预期效果。随着计算机传感器的发展，不少实验者利用传感器结合计算机DIS系统来实现数据处理和图像分析，虽然解决了传统实验计算带来的误差问题，但实际上操作过程仍然复杂。
[0003]为此，我们提出来基于智能手机的动量守恒实验装置解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了解决现有技术中动量守恒实验操作过程复杂的问题，而提出的基于智能手机的动量守恒实验装置。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0006]基于智能手机的动量守恒实验装置，包括气垫导轨，所述气垫导轨上放置有两个滑块，两个所述滑块上均固定有手机。
[0007]优选地，两个所述手机均通过尼龙搭扣或环形弹片与滑块固定。
[0008]优选地，位于两个滑块上的尼龙搭扣相对应，位于两个滑块上的环形弹片相对应。
[0009]优选的，所述手机内置有phyphox软件。
[0010]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0011]通过对phyphox软件的开发课外探究实验、研究型学习提供了有效手段，应用前景十分广泛，不仅在物理教学中使得教学空间更广阔，而且实验数据更加便捷，教学创新更为凸显，提升了学生的学习自主性和探究能力，而且通过对两个滑块相互撞击即可通过phyphox对数据进行采集，操作过程简单。
[0012]本技术不仅使数据处理更加便捷，而且凸显出教学创新，提升学生的学习自主性和探究能力，操作的过程简单。
附图说明
[0013]图1为本技术提出的基于智能手机的动量守恒实验装置中非完全弹性碰撞原理图；
[0014]图2为本技术提出的基于智能手机的动量守恒实验装置中完全非弹性碰撞原理图；
[0015]图3为本技术提出的基于智能手机的动量守恒实验装置中滑块的侧面结构示意图；
[0016]图4为本技术提出的基于智能手机的动量守恒实验装置中环形弹片的结构立体图。
[0017]图中：1气垫导轨、2滑块、3手机、4尼龙搭扣、5环形弹片。
具体实施方式
[0018]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]参照图1
‑
4，基于智能手机的动量守恒实验装置，包括气垫导轨1，气垫导轨1上放置有两个滑块2，两个滑块2上均固定有手机3，需要说明的是，手机3内置有phyphox软件，需要注意的是，两个手机3均通过尼龙搭扣4或环形弹片5与滑块2固定，值得一提的是，位于两个滑块2上的尼龙搭扣4相对应，位于两个滑块2上的环形弹片5相对应。
[0020]实验原理：
[0021]如果一个力学系统所受的合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒。
[0022]phyphox软件中存在对x轴、y轴、z轴的测量，那么研究水平方向的动量变化时，只读取x轴数据，即只研究x方向的一维运动。当两个滑块2(手机3绑在上面)在一条直线上运动，它们质量分别为m1和m2，在不受任何外力影响的情况下发生碰撞，碰撞前的速度分别为v1和v2，碰撞后的速度分别为v
′1和v
′2。由动量守恒定律可得：
[0023]m1v1+m2v2＝m1v
′1+m2v
′2[0024]对于完全非弹性碰撞的两片滑块2，可将尼龙搭扣4分别固定在两片滑块2的碰撞端，使两片滑块2碰撞后粘在一起，对应的设计原理图如图2所示。完全非弹性碰撞的两滑块2碰撞后将以同一速度运动，则有：
[0025]m1v1+m2v2＝(m1+m2)v，(m1＞m2)
[0026]m(v1+v2)＝2mv，(m1＝m2)
[0027]对于非完全弹性碰撞，两物体的总动能没有完全损失，每块滑块2的动量是它们质量与速度的改变量的乘积。如图1所示，将环型弹簧分别装在两块滑块2的碰撞端，由于环型弹簧在碰撞过程中能够很快恢复形变，所以系统可视为机械能守恒，在两滑块2碰撞过程中系统没有能量损失，即：
[0028]m1Δv1＝m2Δv2；m1(v1‑
v
′1)＝m2(v2‑
v
′2)
[0029]在接通气源并调平后，由于气垫导轨1与滑块2之间有一层很薄的空气薄膜，可视为滑块2与气垫导轨1之间没有摩擦力，滑块2将只受重力与支持力的作用，而重力与摩擦力作为一对相互作用的力可以相互抵消，整个系统可视为不受外力。
[0030]将手机3用尼龙搭扣4或环型弹片分别固定在两滑块2上，将手机3绑在滑块2上表面中央位置，用电子秤分别称量出两个上表面带有手机3的滑块2的质量，并记为m1和m2。实验过程中，可以通过在滑块2的两端均匀的加上一定质量的小螺母和滑块2以改变绑有手机3的滑块2得质量m1和m2，从而实现当m1＝m2和m1＞m2(m1＜m2)时两滑块2的碰撞。利用手机3内置phyphox软件采集出滑块2碰撞前后加速度随时间变化的图像。根据后续的实验数据采
集。设加速度图像的斜率为k，与纵轴的截距为b，则可通过计算出滑块2碰撞前后速度的变化量。将滑块2碰撞前后速度的变化量带入动量守恒表达式中，可验证系统动量是否守恒。
[0031]实验过程：
[0032](1)打开气源并调节气垫导轨1水平，使气垫导轨1充气直到从气孔中排出的气体均匀。
[0033](2)将两个智能手机3分别固定在两块滑块2上，打开phyphox软件中的Acceleration功能，打开两个智能手机3的定时功能，设置其中一块滑块2的启动延时的时间为3s，实验时长为1s，另一块滑块2的启动延时时间为3s，实验时长为2秒，点击执行按钮。
[0034](3)取一端带有尼龙搭扣4的两块滑块2放在气垫导轨1上进行完全弹性碰撞实验，测量出碰撞前后两滑块2的加速度，观察并记录碰撞前后加速度随时间变化的图像，结合图像完成数据处理。
[0035](4)取一端带有环型弹片的两块滑块2进行完全非弹性碰撞实验，测量出碰撞前后的加速度，并计算出两小车碰撞前后的动量，通过手机3观察并记录碰撞前后加速度图像的变化情况，结合图像完成数据处理。
[0036]以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于智能手机的动量守恒实验装置，包括气垫导轨(1)，其特征在于，所述气垫导轨(1)上放置有两个滑块(2)，两个所述滑块(2)上均固定有手机(3)，两个所述手机(3)均通过尼龙搭扣...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹德都，周皎，史艳姝，彭鑫，
申请(专利权)人：楚雄师范学院，
类型：新型
国别省市：