用光电门传感器验证动量守恒

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1、验证动量守恒定律摘要：动量守恒定律是高中一个比较重要的定律，动量守恒定律：相互作用的几个物体组成的系统如果不受力或所受外力的和为零，动量保持不变。但是直接测出碰撞前后物体的速度是比较困难的，因此在此次实验中特意避开了直接测量速度而是转换为测量通过两片相同挡光片的时间间接的验证动量守恒定律。关键字：动量，守恒，光电门，挡光片，气垫导轨l实验目的用光电门传感器验证动量守恒定律l实验器材朗威DISlab、计算机、光电门传感器、气垫导轨、两块相同的挡光片、滑块l实验原理及其实验装置图马蹄形光电门的构件内侧两边分别装有红外发射与接收器件，构成一连续光路，当中间遮挡时将会切断光路而产生一脉冲信号

2、，根据挡光片挡光的宽度和时间，即可获取物体的运动速度。气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差，使实验结果接近理论值。动量导轨上的两滑块质量相等，两滑块上的挡光片宽度相同。现将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律”实验。实验中用滑块甲撞击静止在导轨上的滑块乙，碰撞前滑块乙处于静止状态。实验装置图设滑块甲和它上面的挡光片的质量为m1，滑块乙和它上面的挡光

3、片的质量为m2，滑块甲通过左边的光电门的时间为t1，通过右边或左边光电门的时间为t2，滑块乙通过右边光电门的时间为t3。由动量守恒定律可得：又因为上式中S是相同的，m1=m2故上式又可以改写为或注：如果滑块甲碰撞后通过右边光电门那么选择（1）式如果通过左边选（2）式所以，此次试验中我们只需测量m1通过左边光电门的时间t1、通过右边或左边光电门的时间t2以及m2通过右边光电门的时间t3。l实验过程与数据处理1、根据上边实验装置图连接好实验仪器；2、将两光电门接入数据采集第一、第二通道；3、打开朗威DISlab软件，点击“自动记录”中的“开始”按钮；4、打开气垫导轨开光，让其处于工作状态

4、，保持滑块乙静止，适当推一下左边的滑块甲；5、分别记录下时间t1、t2、t3然后代入上述公式中进行验证。6、重复4、5两个步骤，测量5次左右。数据记录表格t1t2t31/t11/t21/t312345l实验分析总结此次实验在装置的连接上有点复杂，因此在连接仪器的过程中要有耐心，只要将实验装置连接完整后其余的步骤就轻松了许多。还有此次实验采用了避难求易的原则，这种方法在许多的验证实验中都会涉及比如验证机械能守恒定律等，避开根本不可能测量或不容易测量的量，换一种思维去解决问题。在实际的操作过程中或许所得出的数据不能十分准确地反映出守恒，只要在误差允许的范围内即可。l延伸问题讨论实验中用滑

5、块甲撞击静止在导轨上的滑块乙，碰撞前滑块乙处于静止状态。第一次在两滑块碰撞端安上弹簧片，第二次在两滑块碰撞端粘上橡皮泥。两次实验时滑块甲碰前通过光电门计时装置记录的挡光片的挡光时间相等，碰后滑块乙第一次和第二次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间分别为。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断的关系应为（选填“>”、“<”或“=”）