大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》.doc

实验八 　　用气垫导轨验证动量守恒定律
[实验目的］
。
２。验证碰撞过程中动量守恒和机械能守恒定律。
［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，,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m
1< 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。，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］
,，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,设定挡光片宽度为1．0厘米,功能设定在“碰撞"位置。调节天平，称出两滑块的质量m1和ｍ2。
2。完全非弹性碰撞
（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。
3。弹性碰撞