《实验六验证动量守恒定律》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验六验证动量守恒定律(9页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、实验六验证动量守恒定律Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望实验目的 1用观察法研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。 2验证动量守恒定律。实验仪器 气垫导轨及附件,气源,电脑通用计数器。实验原理 动量守恒定律指出:如果系统所受的合外力在某个方向上的分量为零,则该系统在该方向上的总动量保持守恒。本实验中,以放置在水平气垫导轨上的两个滑块为系统因水平方向不受外力,两滑块相碰前后的总动量应保持不变。 设两滑块的质量分别为m 和m ,相碰前的速度分别为v和v,相碰后的速度分别v和v ,
2、则 m v + m v = m v + m v (61) 可见,只要测出两个滑块相碰前后的速度,称出两个滑块的质量,就可按此式验证动量守恒定律。本实验分下述两种情况进行验证。1.弹性碰撞。在两滑块的相碰端装上弹簧片,二者碰撞可看作是弹性碰撞。(1)设两个滑块的质量相等,即m = m ,并令滑块2静止不动(即v =0),滑块1以速度v 经光电门 G 与滑块2相碰(即v =v ),这时可测出v = v , v =0,即两滑块速度交换。(2)如果两滑块的质量不等,仍令v=0,滑块1以速度v 与m 相撞,则式(61)变为 m v = m v + m v (62) 2完全非弹性碰撞。 在滑块的相碰端安装
3、尼龙搭扣,两滑块相碰后可连在一起运动,这就实现了完全非弹性碰撞。 (1)设两滑块质量相等,即m = m ,且令v =0,v =v ,碰撞后,v = v =v 。则由式(61)有 v =v/2 (63)如果v 和v 都不是零,但方向一致,则有V +v =2 v (64) (2)设两滑块质量不等,且v =0,v =v ,由式(61)得 m v =(m +m )v (65)实验内容1.接通光电计时系统,功能置计时(s),调整气垫导轨水平。 2.在两滑块上安装相同宽度的U型档光片,计时器功能置碰撞(s)。用橡皮泥搭配使两滑块质量相等,并记录其质量m。3将滑块按图6l所示放置,使滑块2静止。给滑块1以一
4、定的初速度(其速度可由光电门G测出),两滑块碰撞后,滑块2以速度v 滑行而m静止(v可由光电门G测出)。观察测出的两个速度是否相等,重复10次。 4在滑块1上分别加100 g、200 g、300g的砝码,按照图61放置滑块,并使滑块2静止。给滑块1初速度v(由G 测定),碰撞后,滑块2以 v 滑过G ,滑块1以 v 滑过G ,v 和 v 都由G 测定,各重复10次。 5把弹簧片换成尼龙搭扣,按照图61放置滑块,在滑块1上分别加质量为 100 g、200 g、300 g的砝码。在v = 0的情况下给滑块1一个初速度,使两滑块碰撞,记录v 和v (j=110)。数据处理 1由实验内容4中的测量数据计算可得 = v , = v , = v 将每组数据代入式(62)进行计算,验证碰撞前后的动量是否守恒。 2由实验内容5中的测量数据计算可得 = v , = v 把它们代入式(63)和(65)进行计算,验证碰撞前后的动量是否守恒。思考题为了检验系统在碰撞前后是否动量守恒,本实验在操作上是如何保证实验条件和减小测量不确定度?在进行完全非弹性碰撞时,碰撞前后使用同一个挡光片挡光有什么好处?