选二气垫导轨上的动量守恒研究a

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1、选二气垫导轨上的动量守恒研究一、实验目的利用气垫导轨上两个运动滑块之间所作的弹性碰撞和完全非弹性碰撞，研究动量守恒定律，并通过实验达到1.学会气垫导轨装置的使用方法；2.对弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点有一个实践性认识；3.验证动量守恒定律。要求。二、仪器设备1.QG150—79型气垫导轨；2.CS-Z智能数字测时器；3.物理天平。三、原理一个系统在不受外力或所受外力的矢量和为零时，该系统的总动量将保持不变，即动量守恒。本实验就是通过两个滑块在气垫导轨上，当合外力为零时所发生的碰撞，来验证动量守恒定律的。气垫导轨在充气的情况下，可将滑块托起，使滑块和导轨面之间无直

2、接摩擦，仅有微小可略的空气层粘滞作用。这样，就可近似认为滑块在水平方向上不受外力作用，发生碰撞前、后的总动量应是守恒的。若设两个滑块的质量分别为和，且碰撞前的速度分别为和，且碰撞后速度分别为和，根据动量守恒定律，应有=，即：……………………（1）式中和的大小可用天平称得。而、和、可用智能数字测时器测得。上式是理想状态，而在实际实验中，由于误差的存在，使碰撞前后的动量会产生一定的差异，即只能在一定精度要求范围内来研究和验证该定律。四、实验内容1.用天平称量两滑块（连挡光片）质量和；2.调整气垫导轨水平。在导轨连通气源的情况下，将一滑块置于导轨面上，根据滑块能否静止来

3、判断导轨水平与否（可在使用段内选2～3个位置试之）。如不水平，可调整导轨一端的支撑螺丝，直到滑块无明显滑动为止。（也可采用动态调节，请参看有关数学参考资料。）3.将A、B两个光电门装置于导轨上，其位置可由导轨上的刻度读得，两者距离根据实验者的需要而定。4.接通智能数字测时器电源（开关在后面板），显示HELLO后，连续按选择键至显示8cc止，此为碰撞功能。按下功能钮，使其自锁，再按执行键，选定开口挡光片宽度为2.00cm即可。5.将两滑块分别置于导轨上两光电门的外侧，并注意要使两滑块上装有弹簧片的一端相对。在导轨被充气的情况下，以适度的推力沿导轨方向推动两滑块（推动

4、后迅即松手），使两滑块分别通过光电门A、B后发生弹性碰撞，如图1所示。碰撞后，又再次分别反方向通过光电门A和B。（也可能在碰撞后两个滑块皆通过一个光电门。）此时，可从智能数字测时器上读取、和及。读取方法是：屏上首先显示的是，记录下以后再按一下选择钮则可显示，按执行钮即显示，再按选择钮则可显示。以上各速度皆记下后，再按执行钮，显示消失后即可再做下一次测量。图（一）弹性碰撞图16.在两滑块上无弹簧片的一端各置以少许橡皮泥，并计入滑块质量。使两滑块有橡皮泥的一端相对放置于导轨上，如图2所示，同上法，使其发生碰撞，由于橡皮泥粘合作用，将使两滑块粘在一起兵以共同速度V运动。

5、同样可记下、和。以上两类碰撞，都可设定（或）开始处于静止状态，这样，使其问题简化。（静止滑块应处于两光电门之间）。图（二）完全非弹性碰撞图2五、几点提示1.当智能数字测时器选择在8cc挡时，A、B两光电门必须各有两次被挡光片所遮蔽通过，方有显示，并且屏上显示速度的顺序为:第一次通过光电门B的速度；第二次通过光电门B的速度；第二次通过光电门A的速度；第一次通过光电门A的速度；速度的单位为mm/s。如果在8cc挡时，在实验室中某一光电门实际仅有一次被滑块上挡光片遮蔽通过（如完全非弹性碰撞），则必须用手动方法使挡光片再去遮蔽一次，当然，该次的速度不必作记录。2.用手动推

6、动滑块时，力度不宜过大或过小，以防止滑块过渡撞击或速度过于小，引起较大误差。3.在装置橡皮泥时，应注意安放位置是否大约处于滑块质心高度处，且橡皮泥不宜过多，更不允许弄污滑块内表面或气垫导轨的通气孔面。4.本实验可采用线性回归法进行数据处理。由式（1）可得：－=（－）……………………（2）若设y=－，x=－，A=/，则上式变为：Y=Ax显然，此为线性方程。若多次测量所得数据和确实成线性关系，且其斜率与实际滑块的质量比/相一致，则也就充分验证了动量守恒定律。六、观察与思考1.在本实验中，导轨为何要求水平？如何调整？2.如何使滑块实现弹性碰撞和完全非弹性碰撞？对碰撞时接

7、触点位置应有何考虑？3.滑块上挡光片边线与运动方向不垂直，对实验有无影响？4.两光电门在导轨上的位置对实验有无影响？七、数据表格1.弹性碰撞：﹍﹍﹍﹍﹍﹍g;：﹍﹍﹍﹍﹍﹍g表1V单位：mm/s次123456表2P单位：mm·g/s次－｜－｜/×100%1234562.完全非弹性碰撞：﹍﹍﹍﹍﹍﹍g;：﹍﹍﹍﹍﹍﹍g表1V单位：mm/s次（=）123456表2P单位：mm·g/s次－｜－｜/×100%123456八、CS-Z型智能数字测时器面板图