用气垫导轨验证动量守恒定律（精选）.docx

用气垫导轨验证动量守恒定律
[实验目的]
。
。
[实验仪器]
气垫导轨全套,MUJ-5C/5B计时计数测速仪,物理天平。
[实验原理]
设两滑块的质量分别为m1和m2,碰撞前的速度为和,相碰后的速度为和。根据动量守恒定律,有
(1)
测出两滑块的质量和碰撞前后的速度,就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中和是在两个光电门处的瞬时速度,即Dx/Dt,Dt越小此瞬时速度越准确。在实验里我们以挡光片的宽度为Dx,挡光片通过光电门的时间为Dt,即有。
实验分两种情况进行:
弹性碰撞
两滑块的相碰端装有缓冲弹簧,它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外,它们的动能完全没有损失,也遵守机械能守恒定律,有
(2)
(1)若两个滑块质量相等,m1=m2=m,且令m2碰撞前静止,即=0。则由(1)、(2)得到
=0, =
即两个滑块将彼此交换速度。
(2)若两个滑块质量不相等,,仍令=0,则有

及

可得
,
当m1>m2时,两滑块相碰后,二者沿相同的速度方向(与相同)运动;当m1< m2时,二者相碰后运动的速度方向相反,m1将反向,速度应为负值。
完全非弹性碰撞
将两滑块上的缓冲弹簧取去。在滑块的相碰端装上尼龙扣。相碰后尼龙扣将两滑块扣在一起,具有同一运动速度,即
仍令
则有

所以

当m2=m1时,。即两滑块扣在一起后,质量增加一倍,速度为原来的一半。
[实验内容]
,光电门指针之间的距离约为50cm。导轨通气后,调节导轨水平,使滑块作匀速直线运动。计数器处于正常工作状态,,功能设定在“碰撞”位置。调节天平,称出两滑块的质量m1和m2。

(1)在两滑块的相碰端安置有尼龙扣,碰撞后两滑块粘在一起运动,因动量守恒,即

(2) 在碰撞前,将一个滑块(例如质量为m2)放在两光电门中间,使它静止(),将另一个滑块(例如质量为m1)放在导轨的一端,轻轻将它推向m2滑块,记录。
(3) 两滑块相碰后,它们粘在一起以速度v向前运动,记录挡光片通过光电门的速度v。
(4) 按上述步骤重复数次,计算碰撞前后的动量,验证是否守恒。
可考察当m1=m2的情况,重复进行。

在两滑块的相碰端有缓冲弹簧,当滑块相碰时,由于缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状,在碰撞前后,系统的机械能近似保持不变。仍设,则有
参照“完全非弹性碰撞”的操作方法。
重复数次,数据记录于表中。
[数据记录]
1、完全非弹性碰撞数据表
相同质量滑块碰撞: , ,
次数
碰前
碰后
百分偏差
()
()
1
2
3
不同质量滑块碰撞: , ,
次数
碰前
碰后
百分偏差
()
()
1
2
3
2、弹性碰撞数据表
不同质量滑块碰撞: , ,
次数
碰前
碰后
百分偏差
1
2
3
相同质量滑块碰撞: , ,
次数
碰前
碰后
百分偏差
()
()
1
2
3
[思考题]
,在本实验操作上如何来保证实验条件,减小测量误差。