大学物理实验教案7验证动量守恒定律.pdf

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1、实验名称：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（L-QG-T-1500/5.8）滑块电脑通用计数器（MUJ-ⅡB）电子天平游标卡尺气源尼龙粘胶带实验原理：当两滑块在水平的导轨上沿直线作对心碰撞时，若略去滑块运动过程中受到的粘滞性阻力和空气阻力，则两滑块在水平方向除受到碰撞时彼此相互作用的内力外，不受其它外力作用。故根据动量守恒定律，两滑块的总动量在碰撞前后保持不变。设如图12-1所示，滑块1和2的质量分别为m和m，碰撞前二滑块的速度分别为v1210和v，碰撞后的速度分别为v和v，则根据动

2、量守恒定律有：2012mvmvmvmv(12-1)1102201122若写成标量形式为：mvmvmvmv(12-2)1102201122vAv0B102012AvBv1212图12-1式中各速度均为代数值，各v值的正负号决定于速度的方向与所选取的坐标轴方向是否一致，这一点要特别注意。牛顿曾提出“弹性恢复系数”的概念，其定义为碰撞后的相对速度与碰撞前的相对速度vv的比值。一般称为恢复系数，用e表示，即：e21(12-3)vv1020当e1时为完全弹性碰撞，e0为完全非弹性碰撞，一般0e1为弹性碰撞。气轨滑块上的碰撞弹簧是钢制的，e值与1，还是

3、有差异的，因此在气轨上不能实现完全弹性碰撞。1．弹性碰撞取大小两个滑块(mm)，将滑块2置于A、B光电门之间，使v0。推动滑块12201以速度v去撞滑块2，碰撞后速度分别为v和v，则：1012mvmvmv(12-4)1101122碰撞前后的动能的变化为：11E(mv2mv2)mv2(12-5)k211222110实际实验时，由于滑块运动受到一定的阻力，又由于导轨会有少许的弯曲，在A门测出的速度v，在B门测出的速度v和v，都和碰撞前后瞬间相应的速度有些差异，减少差异的1A1B2B办法之一，是尽可能缩短碰撞点到测速光电门间的距离。办法之二是进行速度修正。2.完全非

4、弹性碰撞此时e0,将滑块2置于光电门AB间，而且v0，滑块1以速度v去撞滑块2，2010碰撞后两滑块粘在一起以同一速度v运动。为了实现此类碰撞，要在二滑块上加上尼龙胶2带。碰撞前后的动量关系为：mv(mm)v(12-6)11012211动能变化为：E(mm)v2mv2(12-7)k21222110实际实验时，由于滑块运动受到一定的阻力，又由于导轨会有少许的弯曲，在A门测出的速度v，在B门测出的速度v和v，都和碰撞前后瞬间相应的速度有些差异，减少差异的1A1B2B办法之一，是尽可能缩短碰撞点到测速光电门间的距离。办法之二是进行速度修正。实验内容1、接上气源及电脑

5、计时器电源线，打开电源开关。2、用纱布沾少许酒精擦拭轨面（在供气时）和滑块表面，用薄纸片小条检查气孔有否堵塞。3、检查计时系统（1）选择计时S功能和ms档；调节光电门的螺丝，便光电门与导轨垂直；来1回滑动滑块，看是否能顺畅通过两个光电门；（2）用U型挡光片遮光，观察显示计数是否正常；4、调平气轨，检查滑块碰撞弹簧，保证对心碰撞5、弹性碰撞d适当安置光电门A、B的位置（AB30cm），使能顺序测出三个速度v11At10dd（滑块1通过A门的速度）、v2（滑块2在B门的速度）、v1（滑块12Bt1Bt21在B门的速度）并在可能的条件下，使A、B的距离小些．每次碰撞时，要使

6、v0，20速度v60cm/s左右，碰撞次数6～10次。106、完全非弹性碰撞在二滑块的相对的碰撞面上加上尼龙胶带(碰撞弹簧要移开)，进行碰撞，仍然使dv0，速度v60cm/s左右，碰撞次数6～10次，测出碰前v1（滑块120101At10d通过A门的速度）、碰后速度v2（滑块1、2在B门的速度）、完成表格12－2。2Bt27、用物理天平称出两个滑块的质量m、m。12实验数据记录：1.完全弹性碰撞mdmd1122测碰前碰后P量C1E/107Jetv/m/sv/m/stv/m/stv/m/sPk号10102011222102030405060708090

7、1002.完全非弹性碰撞mdmd1122碰前碰后P测量号C1E/107Jtv/m/sv/m/stv/m/sPk101020222102030405060708090100实验数据处理：1.分别计算两类碰撞，碰撞前后动量的比CPP；末初2.分别计算两类碰撞，碰撞前后动能的变化E；k3.非完全弹性碰撞时的恢复系数e；4.对实验结果作分析和评价【思考题】1．为了验证动量守恒，在本实验操作上如何来保证实验条件，减小测量误差。2．为了使滑块在气垫导轨上匀速运动，是否应调节导轨完全水平？应怎样调节