大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1].doc

普通大学物理实验设计性实验报告实验题目 用气垫导轨验证动量守恒定律班 级： 物理学 2011级（2）班 学 号： 2011433180 姓 名： 叶 乃 江 指导教师： 粟 琼 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年6月 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，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中和是在两个光电门处的瞬时速度，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：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 （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m1m2时，两滑块相碰后，二者沿相同的速度方向（与相同）运动；当m1 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。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 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。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50cm。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1.0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。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，则有参照“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 248.750g 180.730g 次数碰 前碰 后百分差173.4818278.5041.76275.4718773.16243.31375.7018830.37543.25471.4317768.21240.87560.9815168.77534.92658.1014452.37533.15754.9813676.27531.24856.0213934.97531.85957.6814198.6532.662弹性碰撞数据表 248.750g 180.730g 次数碰 前碰 后 173.8618372.67510.112514.862587.2215853.64267.3816760.7759.462353.17579.6514395.65351.7312867.8388.742174.07559.1510696.7634106.3826462.02513.573420.3125127.4823040.415557.7414362.8259.262303.42566.7212057.45673.6918330.38810.292559.637587.2515768.714757.1114206.1128.782184.02566.4912017.525889.6922310.38812.022989.975106.8919318.475978.9919648.76210.732669.87593.9316975.6621078.9919648.76211.422840.72592.9916806.025六、实验结论七、实验心得这次实验虽然波折和困难颇多，但收获