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石头砸车理论的实验验证(建议)

已有 4899 次阅读 2016-7-1 08:10 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

下面一副动图很有物理意义。当时正是高考后,我出了一道题,作为高考物理模拟题,能做出来,考上二本大学理科应该差不多了。后来没有人做,我就只好自己出题、自己解答。我的相关博文参见《 石头砸到汽车的中学计算》、《 石头砸到汽车与皮球撞墙的等价》。



我的答案出来后,科学网又有一位网友前来试探性探讨。开始他向我提出问题,我一一作答,但随后他的一些说法明显显示他基本物理概念错误。为此,我写了石头砸到车引发激辩 》,《石头砸到车的物理概念》,《外力做功的伽利略变换》等文,主要目的是讲授相关的物理概念,希望排除网友的概念错误。这些内容,估计以后写本书,作为中学课外读物好了。把那位网友的错误写进去,增加故事情节,也不那么枯燥。

至此石头砸到车的问题的理论已经完备(有网友问如果绳子不是理想的,而是有机械能损耗怎么办?我在上面引用的博文里讲了的,相关公式大家可自行推导),已经到了可以实验验证的阶段了。怎么实验?物理是精确科学,物理实验应该是定量的,不应靠肉眼估测。为此,我设计实验如下


lab.jpg

上图中M是一个重物处于 H 高度,其重量源远大于右边的小球 m。中间是一个门板,门板上一个孔,绳子(最好是尼龙绳一类弹性好的)连着放在一个支撑上的小球 m 。如图绳子是没有拉紧的,但重物快要落地时,正好把绳子拉直。于是乎小球被扯飞。砸在门板上。那么我们从重物起始高度H,小球支撑高度 y, 门板与支撑之间的距离 D,小孔高度 h,小球砸门高度 Y,以及重力加速度 g, 我们就可以算出各速度角度,从而验证相关理论了。怎么算?这是不用动脑筋的中学物理吧。




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