A Level Physics · Core Practical 9

力，怎样让小车
越跑越快？

先观察现象，再测量数据。今天要验证：

FΔt = Δp

1只记一句话：力作用一段时间，会改变物体的动量。

01 · 先猜一猜

哪一次碰撞，球的运动改变得更多？

?质量相同时，速度变化越大，动量变化通常越大。

02 · 认识动量

动量 p = 质量 m × 速度 v

小车质量 m 2 kg

小车速度 v 3 m/s

pp = 2 × 3 = 6 kg m/s

桌面牛顿摆，金属球排成一列并由框架悬挂 — 教学说明：牛顿摆能直观看到动量从一端传到另一端；本实验则用小车和光电门定量测量。

动量大小

6

03 · 力改变动量

每推一次，小车的速度增加 1 m/s

当前速度0m/s

观察重点

同一辆小车，速度增大，所以动量也增大。

Δ推力带来的变化记作 Δp（delta p）。

频闪照片显示小球下落时相邻位置间距逐渐增大 — 教学说明：相邻影像的间距越来越大，说明速度在变；小车实验用光电门替代肉眼估计速度。

04 · 冲量实验室

力更大，或作用更久，冲量都会变大

推力 F 3 N

作用时间 Δt 2 s

3 × 2 = 6 N s

先保存方案 A，再改变滑块并保存方案 B。

汽车碰撞后安全气囊展开保护驾驶者 — 教学说明：安全气囊延长停止时间 Δt；同样的动量变化可由较小的平均力完成。

05 · 公式推导

把刚才的现象写成物理语言

冲量 = 力 × 时间

Impulse = FΔt

冲量 = 动量变化

Impulse = Δp

FΔt = Δp

这就是本实验要检验的关系。

第 1 / 3 步

06 · 认识装置

悬挂质量提供近似恒定的拉力

小车 M光电门悬挂质量 m计时器

完整显示 U 形开口的实验室光电门 — 教学说明：黄色挡光片必须完整穿过 U 形开口；计时器记录遮光时间，用于计算小车速度。

07 · 实验步骤

一次只改变一个量，重复测量

调平并测量

小车在无拉力时不应自行滑动。测量运动系统的总质量 M。

08 · 光电门测速

挡光片越快，遮光时间越短

0.000 s

速度怎样算？

v = 挡光片长度 ÷ 遮光时间

v例：0.050 m ÷ 0.100 s = 0.50 m/s

09 · 数据处理

画 mT 对 v 图，自己验证 gradient ≈ M/g

v / m s⁻¹mT / kg s

0.150.026

0.260.033

0.350.039

0.430.045

0.520.050

0.620.058

运动系统质量 M = 0.717 kg；g = 9.81 m s⁻²。

实验斜率等待绘图

理论值 M/g等待绘图

百分比差异等待绘图

结论等待绘图

10 · 评价实验

摩擦会让测得的加速度偏小

光滑轨道 · 摩擦较小

粗糙轨道 · 摩擦较大

怎样改进？

1调平轨道并检查小车能否自由滑动。

2让悬挂质量相对 M 较小，使拉力近似恒定。

3每组重复测量并取平均值，标出异常值。

11 · 检查理解

哪一个方案最公平、最可信？

请选择一个答案。

✓公平测试：只改变自变量；其他可能影响结果的条件保持不变。

12 · 总结

用五步讲清这项核心实验

1 受力
F ≈ mg

2 计时
测 Δt 或 T

3 测速
v = L/t

4 作图
mT 对 v

5 验证
gradient ≈ M/g

=结论：力在时间 Δt 内产生的冲量 FΔt，等于动量变化 Δp。