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文档简介

PAGE5实验八用气垫导轨验证动量守恒定律[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。[实验仪器]气垫导轨全套,MUJ-5C/5B计时计数测速仪,物理天平。[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x,挡光片通过光电门的时间为t,即有。实验分两种情况进行: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。[实验内容]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(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。可考察当m1=m2的情况,重复进行。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。[数据记录]1、完全非弹性碰撞数据表可认为导轨已调水平。否则根据实际情况调节导轨下面的单脚螺钉,反复观察,直到计算左右来回运动对应的时间差(t2-t1)大体相同即可。(三)测定速度的实验原理图2挡光片物体作直线运动时,平均速度为,时间间隔或位移越小时,平均速度越接近某点的实际速度,取极限就得到某点的瞬时速度。在实验中直接用定义式来测量某点的瞬时速度是不可能的,因为当趋向零时也同时趋向零,在测量上有具体困难。但是在一定误差范围内,我们仍可取一很小的及其相应的,用其平均速度来近似地代替瞬时速度。图2挡光片被研究的物体(滑块)在气垫导轨上作“无摩擦阻力”的运动,滑块上装有一个一定宽度的挡光片,当滑块经过光电门时,挡光片前沿挡光,计时仪开始计时;挡光片后沿挡光时,计时立即

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