《用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》

用氣墊導(dǎo)軌考證動(dòng)量守恒定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．察看彈性碰撞和完整非彈性碰撞現(xiàn)象。2．考證碰撞過程中動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律。二、實(shí)驗(yàn)儀器氣墊導(dǎo)軌全套，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)速儀，物理天平。三、實(shí)驗(yàn)原理設(shè)兩滑塊的質(zhì)量分別為m1和m2，碰撞前的速度為v10和v20，相碰后的速度為v1和v2。依據(jù)動(dòng)量守恒定律，有m1v10m2v20m1v1m2v2（1）測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量和碰撞前后的速度，便可考證碰撞過程中動(dòng)量能否守恒。此中v10和v20是在兩個(gè)光電門處的剎時(shí)速度，即x/t，t越小此剎時(shí)速度越正確。在實(shí)驗(yàn)里我們以擋光片的寬度為x，擋光片經(jīng)過光電門的時(shí)間為t，即有v10x/t1,v20x/t2。實(shí)驗(yàn)分兩種狀況進(jìn)行：1．彈性碰撞兩滑塊的相碰端裝有緩沖彈簧，它們的碰撞能夠當(dāng)作是彈性碰撞。在碰撞過程中除了動(dòng)量守恒外，它們的動(dòng)能完整沒有損失，也恪守機(jī)械能守恒定律，有1m1v1021m2v2021m1v121m2v22（2）22221）若兩個(gè)滑塊質(zhì)量相等，m1=m2=m，且令m2碰撞前靜止，即v20=0。則由（1）、（2）獲得v1=0，v2=v10即兩個(gè)滑塊將相互互換速度。（2）若兩個(gè)滑塊質(zhì)量不相等，m1m2，仍令v20=0，則有m1v10m1v1m2v2及1mv21mv21mv22110211222可得vm1m2v10，v22m1v1m1m2m1m210當(dāng)m1m2時(shí)，兩滑塊相碰后，兩者沿同樣的速度方向（與v同樣）運(yùn)動(dòng)；當(dāng)m1m210時(shí)，兩者相碰后運(yùn)動(dòng)的速度方向相反，m1將反向，速度應(yīng)為負(fù)值。2．完整非彈性碰撞將兩滑塊上的緩沖彈簧取去。在滑塊的相碰端裝上尼龍扣。相碰后尼龍扣將兩滑塊扣在一同，擁有同一運(yùn)動(dòng)速度，即1v2v仍令v200v則有m1v10(m1m2)v因此vm1v10m2m1當(dāng)m2=m1時(shí)，v1v10。即兩滑塊扣在一同后，質(zhì)量增添一倍，速度為本來的一半。2四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.安裝好光電門，光電門指針之間的距離約為50cm。導(dǎo)軌通氣后，調(diào)理導(dǎo)軌水平，使滑塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)。計(jì)數(shù)器處于正常工作狀態(tài)，設(shè)定擋光片寬度為

1.0厘米，功能設(shè)定在“碰撞”地點(diǎn)。調(diào)理天平，稱出兩滑塊的質(zhì)量

m1和

m2。2.完整非彈性碰撞（1）在兩滑塊的相碰端布置有尼龍扣，碰撞后兩滑塊粘在一同運(yùn)動(dòng)，因動(dòng)量守恒，即m1v10(m1m2)v(2)在碰撞前，將一個(gè)滑塊（比如質(zhì)量為m2）放在兩光電門中間，使它靜止（v200），將另一個(gè)滑塊（比如質(zhì)量為m1）放在導(dǎo)軌的一端，輕輕將它推向m2滑塊，記錄v10。(3)兩滑塊相碰后，它們粘在一同以速度v向前運(yùn)動(dòng)，記錄擋光片經(jīng)過光電門的速度v。按上述步驟重復(fù)數(shù)次，計(jì)算碰撞前后的動(dòng)量，考證能否守恒。3.彈性碰撞在兩滑塊的相碰端有緩沖彈簧，當(dāng)滑塊相碰時(shí)，因?yàn)榫彌_彈簧發(fā)生彈性形變后恢還原狀，在碰撞前后，系統(tǒng)的機(jī)械能近似保持不變。仍設(shè)v200，則有m1v10m1v1m2v2參照“完整非彈性碰撞”的操作方法。重復(fù)數(shù)次，數(shù)據(jù)記錄于表中。五、數(shù)據(jù)記錄與辦理1、完整非彈性碰撞數(shù)據(jù)表m1gm2gv200碰前碰后百分差次v10k0m1v10v(cm/s)k(m1m2)vk0k數(shù)cm/sgcm/sE100%k0gcm/s123452．彈性碰撞數(shù)據(jù)表m1gm2gv200次碰前碰后數(shù)v10cm/sk0m1v10gcm/sv1cm/sv2cm/sk2m2v2k1m1v1gcm/sgcm/s12345六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論在偏差同意范圍內(nèi)，系統(tǒng)在合外力為零的狀況下動(dòng)量守恒。七、實(shí)驗(yàn)心得此次實(shí)驗(yàn)固然曲折和困難頗多，但收獲卻許多。第一，對(duì)計(jì)算機(jī)Word文檔有