大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》.doc

普通大学物理实验设计性实验报告
实验题目 用气垫导轨验证动量守恒定律
班 级： 物理学 2011级（2）班
学 号：
姓 名： 叶 乃 江
指导教师： 粟 琼
凯里学院物理与电子工程学院
2013 年6月
用气垫导轨验证动量守恒定律
一、实验目的
1．观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。
2．验证碰撞过程中动量守恒和机械能守恒定律。
二、实验仪器
气垫导轨全套，计时计数测速仪，物理天平。
三、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。
四、实验内容及步骤
，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