瓦碎蛋全实验的思考.doc

瓦碎蛋全实验的思考.doc瓦碎蛋全实验的思考浙江省长兴中学姚仁勇物理学是一门以实验为基础的学科。物理学的理论体系、实验技能和研究方法是现代科学技术的基础。物理实验不仅帮助学生形成正确的物理概念,提高观察能力和动手能力,增强分析问题和解决问题的能力,而且直接培养学生用实验方法去验证和探索问题的能力,通过实验促使学生在观察中和观察后进行深入细致的思维活动,引导学生的思维向深度和广度发展,经过分析、比较和抽象,找出事物的本质属性。鉴于此,新版的高中物理课本中就充分体现了这-点,高一第一册《绪言》一开头就安排了“瓦碎蛋全”、“网外雷鸣电闪,网内安然无恙”、“声波击碎酒杯”三个十分惊险的、有很强吸引力的演示实验,大大激发了学生学****物理的兴趣,增强了学生的求知欲。新版课本中在总课时减少的情况下,学生实验和演示实验的比重反而增加了。高一课本在学****动量定理》时以《绪言》中图0-1“蛋碎瓦全?瓦碎蛋全”实验作为一个具体应用动量定理的实例,现将实验装置简图展示如图1,教师用铁锤迅速地砸到瓦片上,击碎了瓦片,并且铁锤速度在作用后为零。而放在海绵上的4个鸡蛋安然无恙,我们称为“瓦碎蛋全气一般解释:由于铁锤和瓦之间作用时间很短,记作用时间为△KIO%数量级),对铁锤运用动量定理:Ap=F•At,F=Ap/At,由于作用时间很短,故F很大,根据牛顿第三定律,瓦片受到的作用F与F等大反向,即F=.F,F也很大,对于瓦,在巨大的冲击力作用下碎 II了,这是“瓦碎”的原因。而鸡蛋由于放在海绵上,缓冲的时| |间很长,产生的力小,故鸡蛋安然无恙。这是“蛋全”的原因。 图1砖块质量对实验有影响吗?而且对于鸡蛋,在这里有两个过程:打击和缓冲过程,在哪个过程容易碎呢?为了回答这些问题,本人对本实验进行了进一步思考:1、打击过程:对瓦片,砖块,书本,蛋组成的系统研究,质量为M。受力分析如图2所示,系统受力包括重力Mg,铁锤对系统作用力F,以及海绵支持力Fn(由于打击时间很短,海绵不发生形变),即FN=Mg由牛顿第二定律:Ma=F,+Mg-FN=F,系统加速度:a=—M对鸡蛋进行隔离,受力分析如图3所示,鸡蛋受到重力mg,海绵支持力Fn,系统其他物体对它的作用力为R,有:图2AFnOuMgTFi图3受到的作用力F}+mg一Mg=ma-一F•mFiM'F・m、=g心+ mgIgM)很明显在打击过程中(At时间内),鸡蛋F]是关于M的函数:形如),=工+色+。(a>O,c>0均为常