J2135型碰撞實驗器的兩點改進

　　摘要：對J2135型碰撞實驗器作了進一步的改進。改進后的實驗裝置與課本上的相比，具有成本低、易操作、現象明顯、趣味性強的特點，用于教學實踐后提高了教學效果。
　　關鍵詞：J2135；碰撞實驗器；改進
　　中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)2(S)-0060-3
　　
　　2003年人教版高二物理的學生實驗一“驗證動量守恒定律”，若按照教材圖示準備，缺乏可操作性，學生在實驗室無法進行實驗。因而筆者作了三點改進：把兩種紙從地面移到桌面鋪放；把碰撞器從桌邊移到鐵架臺豎桿上固定；增加兩個沙盤，以接納兩個在斜槽下部末端碰撞后落到桌面彈起又將落下的小球［1］。改進后的這一實驗方便了學生的操作，小球不再到處亂滾，實驗秩序由混亂變為良好，應該說較為理想。但通過三年來的具體實踐，從精益求精的角度考慮，該實驗裝置還存在兩處不足：一處是因改變碰撞實驗器的固定位置和方法引起的；另一處則是碰撞實驗器附件（線垂）結構的不足。
　　本著實驗和教具應不斷改進和完善的創新原則，針對以上實驗中的不足，筆者在指導學生做該實驗時，對儀器又作了兩點小改進，現分別介紹如下：
　　
　　1 選用教具
　　
　　1.1 J2135型碰撞實驗器（見圖1）
　　軌道：由一長300毫米的鋁材壓制而成，水平部分長80毫米，軌道兩側標志厘米刻度，軌道與底板夾角為30度。
　　底座：由塑料（或鐵皮）制成，能用固定夾夾持在實驗臺上。
　　重錘：系在定位針上，用其標志入射球起始位置在地面的垂直投影點。
　　鋼球支承架：由鋼板沖成弧形（鍍鉻）。一端與底座連接，另一端裝有上下可以調節的螺絲，并附有一鎖緊滾花螺母，可使螺釘在一定高度上固定。
　　鋼球及膠木球：鋼球為硬質鍍鉻軸承滾球。膠木球的大小與鋼球一致。
　　1.2 J2135型碰撞實驗器原理
　　鋼球從斜槽上滾下，離開槽口做平拋運動。此運動可分解為水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動兩個分運動（見圖2），O點為鋼球做平拋運動的起始點在地面上的垂直投影。A是鋼球的落地點， 為鋼球在水平方向的位移。t是鋼球從平拋起點到落地點所經過的時間。當高度H不變時，時間t是一定的，這樣，我們可以把時間t規定為一個“時間單位”。那么，鋼球水平飛出的速度，就可以用位移OA來表示，即v0=OA。如果仍在高度H處，用兩個質量完全相同的鋼球a、b，質量分別為：m1、m2，讓a球在開始做平拋運動的初始時刻與b球相碰（設它們為完全彈性碰撞），它們將分別同時落地于B、C兩點，如圖。同理，它們由起點到落地點水平方向的位移OB