《用氣墊導軌驗證動量守恒定律》

用氣墊導軌考證動量守恒定律一、實驗目的1．察看彈性碰撞和完整非彈性碰撞現象。2．考證碰撞過程中動量守恒和機械能守恒定律。二、實驗儀器氣墊導軌全套，計時計數測速儀，物理天平。三、實驗原理設兩滑塊的質量分別為m1和m2，碰撞前的速度為v10和v20，相碰后的速度為v1和v2。依據動量守恒定律，有m1v10m2v20m1v1m2v2（1）測出兩滑塊的質量和碰撞前后的速度，便可考證碰撞過程中動量能否守恒。此中v10和v20是在兩個光電門處的剎時速度，即x/t，t越小此剎時速度越正確。在實驗里我們以擋光片的寬度為x，擋光片經過光電門的時間為t，即有v10x/t1,v20x/t2。實驗分兩種狀況進行：1．彈性碰撞兩滑塊的相碰端裝有緩沖彈簧，它們的碰撞能夠當作是彈性碰撞。在碰撞過程中除了動量守恒外，它們的動能完整沒有損失，也恪守機械能守恒定律，有1m1v1021m2v2021m1v121m2v22（2）22221）若兩個滑塊質量相等，m1=m2=m，且令m2碰撞前靜止，即v20=0。則由（1）、（2）獲得v1=0，v2=v10即兩個滑塊將相互互換速度。（2）若兩個滑塊質量不相等，m1m2，仍令v20=0，則有m1v10m1v1m2v2及1mv21mv21mv22110211222可得vm1m2v10，v22m1v1m1m2m1m210當m1m2時，兩滑塊相碰后，兩者沿同樣的速度方向（與v同樣）運動；當m1m210時，兩者相碰后運動的速度方向相反，m1將反向，速度應為負值。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，擁有同一運動速度，即1v2v仍令v200v則有m1v10(m1m2)v因此vm1v10m2m1當m2=m1時，v1v10。即兩滑塊扣在一同后，質量增添一倍，速度為本來的一半。2四、實驗內容及步驟1.安裝好光電門，光電門指針之間的距離約為50cm。導軌通氣后，調理導軌水平，使滑塊作勻速直線運動。計數器處于正常工作狀態，設定擋光片寬度為

1.0厘米，功能設定在“碰撞”地點。調理天平，稱出兩滑塊的質量

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動，因動量守恒，即m1v10(m1m2)v(2)在碰撞前，將一個滑塊（比如質量為m2）放在兩光電門中間，使它靜止（v200），將另一個滑塊（比如質量為m1）放在導軌的一端，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向前運動，記錄擋光片經過光電門的速度v。按上述步驟重復數次，計算碰撞前后的動量，考證能否守恒。3.彈性碰撞在兩滑塊的相碰端有緩沖彈簧，當滑塊相碰時，因為緩沖彈簧發生彈性形變后恢還原狀，在碰撞前后，系統的機械能近似保持不變。仍設v200，則有m1v10m1v1m2v2參照“完整非彈性碰撞”的操作方法。重復數次，數據記錄于表中。五、數據記錄與辦理1、完整非彈性碰撞數據表m1gm2gv200碰前碰后百分差次v10k0m1v10v(cm/s)k(m1m2)vk0k數cm/sgcm/sE100%k0gcm/s123452．彈性碰撞數據表m1gm2gv200次碰前碰后數v10cm/sk0m1v10gcm/sv1cm/sv2cm/sk2m2v2k1m1v1gcm/sgcm/s12345六、實驗結論在偏差同意范圍內，系統在合外力為零的狀況下動量守恒。七、實驗心得此次實驗固然曲折和困難頗多，但收獲卻許多。第一，對計算機Word文檔有