《用气垫导轨验证动量守恒定律》.doc

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 mi和m2,碰撞前的速度为Vg和V20，相碰后的速度为Vi和V2根据动量守恒定律，有m1v10 m2v20 =m1v1 m2v2 (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v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即 . ；x/ ；t, ；t越小此瞬时速度越准确在实验里我们以挡光片的宽度为ix,挡光片通过光电门的时间为 At,即有v10 = Ax /也鮎，v20 = Ax / At2实验分两种情况进行：1. 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1 2 1 2 1 2 1 2miV10 m2v20 m1v1 m2v2 (2)2 2 2 2(1 )若两个滑块质量相等， m1=m2=m,且令m2碰撞前静止，即v20 =0则由(1)、 (2)得到V1 =0 , V2 = V10即两个滑块将彼此交换速度。

2)若两个滑块质量不相等， m^i = m2，仍令v20 =0,则有m1v10 = m1v1 m2v2及1 2 1 2 1 2m1v10 m1v1 m2v22 2 2可得mi _m2 2m1vi - -vio , v2 - V10m1 m2 m1 m2当m- m2时，两滑块相碰后，二者沿相同的速度方向(与 v-Q相同)运动；当 mi：：： m2时，二者相碰后运动的速度方向相反， m-将反向，速度应为负值2. 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Vi = V2 = v 仍令 V2Q = Q则有m1v1Q = ( m1 m2 )v所以m1v v1Qm1 m21当m2= m1时，v v1Q即两滑块扣在一起后，质量增加一倍，速度为原来的一半2四、实验内容及步骤1•安装好光电门，光电门指针之间的距离约为 5Qcm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，设定挡光片宽度为 1.Q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m22•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，即口⑷。

m1 m2)v(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(v2Q=Q ),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v1Q3) 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 V4) 按上述步骤重复数次，计算碰撞前后的动量，验证是否守恒3•弹性碰撞在两滑块的相碰端有缓冲弹簧， 当滑块相碰时，由于缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状，在碰撞前后，系统的机械能近似保持不变仍设 v2Q = Q，则有m1v1Q = m1v1 m2v2参照“完全非弹性碰撞”的操作方法重复数次，数据记录于表中五、数据记录与处理1、完全非弹性碰撞数据表mi = g m2 = g V20 = 0次数碰前碰后百分差V10 cm/ sko =miVio gcm/sv(cm/ s)k = (rnii + m2)vgcm/sk0 — kE= "00%ko123452.弹性碰撞数据表m1 = g m2 = g v20 =0次数碰 前碰后v10 cm/sk0 = m1v10 gcm/sv 1 cm/s& = m1v1 gcm/ sv? cm/sk? = m? v 2gcm/ s12345六、 实验结论在误差允许范围内，系统在合外力为零的情况下动量守恒。

七、 实验心得这次实验虽然波折和困难颇多，但收获却不少首先，对计算机 Word文档有更进一步的认识和了解，其次，对迈克尔逊干涉仪的调节和使用进一步的认识， 再次，通过自己查找资料，自己设计实验，自己动手做，在一定程度上提高了自 己的动手能力。