高中物理中通过传感器探寻碰撞问题

2017-11-02欧阳懿波

环渤海经济瞭望 2017年9期

关键词：滑块加速度物体

◆欧阳懿波

高中物理中通过传感器探寻碰撞问题

◆欧阳懿波

在高中物理这时候学习中，通过传感器探寻碰撞问题，是物理课程学习中的重要难点，而碰撞问题我们在生活中又比较常见。文章围绕传感器概念展开，分析如何通过传感器探寻碰撞问题，以进一步认知传感器和碰撞问题等内容，做好备考准备。

高中物理；传感器；碰撞问题

一、传感器概念分析

传感器是一种测量装置，具备测量作用，并能够输出可用信号，满足信息系统的相关控制要求。在数据输入与输出之间，传感器具有明确的对应关系。在高中物理知识学习中，传感器的组成元件主要有敏感元件、转换元件、测量电路以及辅助电源等。

在高中传感器知识的学习中必然会将其与其他知识结合起来，比如碰撞问题。众所周知，碰撞问题是一个基本物理现象，在日常生活中也比较常见，比如物理学中的各种碰撞试验。在物理知识学习过程中，碰撞是高中物理教材中的选修课中，主要是用来研究物体的弹性的，并且在能量守恒定律中也会涉及到碰撞问题。但在当前的学习中，与碰撞问题和动量守恒定律相关的实验装置还存在一定缺陷，其结果存在较大误差。因此，需要从新的领域来探索碰撞问题，比如，利用传感器来探寻碰撞问题。

二、通过传感器探寻碰撞问题

（一）实验设备分析。通过传感器探寻碰撞问题，需要用到的实验设备主要有信息采集系统计算机配套软件系统。在我校的物理实验中，用到的信息采集系统是Vernier Lab Pro 采集系统，用此项采集系统能够满足实验的需要，帮助实现实验目标。Vernier Lab Pro数据采集系统包括的内容有三大部分，一是Lab Pro Interface ，二是传感器，三是Logger Pro，在实验过程中，需要先将计算机的USB借口与Lab Pro Interface连接起来。以便能够让传感器在实验过程中发生作用，采集相关数据并传入计算机，方便信息数据的分析和处理。通过传感器探寻碰撞问题的实验需要用到的实验设备是Vernier Lab Pro数据采集系统、加速度传感器、光闸、滑板（两个）以及气垫导轨。

（二）实验过程分析。在利用传感器研究碰撞问题时，其过程的研究需要用到定性分析方法，在学习中，我们需要明确这一点。通过实验我们可以发现，碰撞过程的时间很短，但是物体的力学变化显著，在学习中，我们需要明确突变论相关知识，并尽可能的通过实验概括出碰撞及其规律。然而，在模块知识的学习中，我们往往感觉很抽象，很难理解到其关键点，不借助外物的碰撞实验我们会觉得十分的空洞，学习效果极不理想。因此，需要在学习时借助其他的工具，来帮助放大实验过程及其现象，让我们更好地感受碰撞突变过程。在做传感器探寻碰撞问题这一实验时，我们现在装置上装两个滑块，滑块上都带有弹簧圈和加速度传感器，然后让滑块在导轨上做匀速运动。在某个具体时间点，两个滑块之间会发生碰撞。传感器在滑块碰撞过程中采集到的数据信息如图1所示，图中的曲线详细的展示了碰撞过程中加速度的瞬时变化，帮助我们获得了生动具体的感性认知。

图1 碰撞加速度瞬时变化图

（三）结论分析。当完成碰撞实验之后，再结合教材上的相关知识，我们发现了在滑块碰撞过程中，其所发生的突变过程。通过分析相关数据我们发现在滑块上除了有碰撞力之外，在这一过程中还产生了其他有限大小的力，但这些力并没有发生显著变化，因此可以忽略不计。之所以两个滑块在碰撞中会产生突变现象，主要是由冲击力所引起的。通过之前学过的知识我们可以知道，两个物体在发生碰撞之时其已然形成了一个体系，两滑块之间的冲击力实质上是一种内力，并不会改变整体物体体系的总动量。因此，在碰撞问题研究中，其总动量是守恒的，而依据碰撞的规律，物体的机械能却不是守恒的，其会发生变化。在整个实验过程中，相关现象和数据都是处于动态变化中的。利用传感器来探寻碰撞问题，不仅能够帮助我们深刻感知物体碰撞过程及其发生的突变现象，而且还能够帮助我们及时接触、了解和使用新的事物，提升我们操作物理实验，探索物理规律的能力。