动量守衡定律的验证.doc

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1、动量守衡定律的验证（讲稿）何兴实验目的：1解气垫导轨结构和调节，学习使用光电计时器的使用。2证一维方向的动量守恒定律。3了解弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。实验仪器：1气垫导轨2气泵，3数字计时器，4电子天平。实验原理：1、动量守恒定律是自然界的普遍规律之一。它的内容是指，对于相互作用的物体组成的力学系统，如果受到的合外力为零或可忽略不计（相对内力），则系统总动量保持不变，即ΣmiVi=恒矢量若在某方向上受到的合外力为零或可不计，则系统在该方向上动量的分量之和保持不变，即ΣmiVi=恒量本次实验将验证上述规律。2、在气垫导轨上验证动量守恒

2、定律让两滑块在水平放置的气垫运动且发生碰撞，由于滑块与导轨之间隔有一层空气，因而滑块运动过程受到的空气阻力很小，外力的作用可忽略不计。方便起见，实验中我们总是用一运动的滑块对心碰撞另一静止的滑块。对于弹性碰撞我们在两滑块碰撞面装有弹性良好的碰簧，设运动的滑块质量为m1，碰前运动速度为V10，碰后速度为V1，静止的滑块质量为m2，被碰后的速度为V2，如果m1×V10＝m1×V1＋m2×V2则在气垫导轨上验证了动量守恒定律。对于完全非弹性碰撞我们在两滑块碰撞面装有橡皮泥，当滑块碰撞后会粘合一起，设运动的滑块质量为m1，碰前运动速度为V10，碰

3、后速度为V1，静止的滑块质量为m2，被碰后的速度为也为V1，如果m1×V10＝（m1＋m2）×V1则在气垫导轨上验证了动量守恒定律。对于滑块碰撞，如果1/2(m1×V210)＝1/2(m1×V21＋m2×V22)则碰撞过程动能保持不变，即动能守恒。理论上可以证明弹性碰撞动能守恒，非弹性碰撞动能不守恒。实验内容：1、实验系统的设置和调试1在滑块上安装好碰簧和压上橡皮泥，测定三个滑块的质量m1、m2、m3；测量挡光片的宽度。2调节气垫导轨的水平。可以打开气泵，把一个滑块放在两光电门中间，调节导轨升降螺钉，使滑块能静止。（为什么不采用书上介绍方

4、法？）1电脑通用计数器的设置。先给仪器通电，按功能键设置碰撞功能，按转换键3秒输入挡光片宽度，再设置显示单位。分清楚光电门P1、P2位置，和P1.2、P2.1表示速度的意义。2练习滑块的发射和停止操作。根据仪器特点和人的反映快慢，我们发射滑块的速度要控制在50cm/s以内，太快易使滑块冲出导轨掉到地下，砸坏滑块；太慢，空气的粘滞阻力影响明显。一手发射滑块时，另一只手应该运动到导轨的另一端，随时准备停住过来的滑块，这样停滑块操作比较从容些。学习测量速度大小。2、利用弹性碰撞验证动量守恒定律。按照原理所述实验中在两光电门之间的滑块碰撞前应是静

5、止的，每一种情况重复5次。1我们首先取相等的滑块m1、m2做弹性碰撞，将碰撞测量的相关数据m、V记录到数据表中。然后我们取不相等的滑块m1、m3做弹性碰撞，将碰撞测量的相关数据m、V记录到数据表中。注意实验中是用较大的滑块碰较小的滑块（为什么？）1完全非弹性碰撞验证动量守恒定律。让两滑块有橡皮泥的面对面，碰撞时一定要粘合不分离。按照上面方法测量等质量和不等质量情况下完全非弹性碰撞的相关数据m、V并做好记录。实验数据及处理：1、计算机excel处理数据程序的编写。2、为了方便起见，下面我们在数据处理中计算的都是碰撞前后的动量之比P(=碰后动

6、量之和/之后动量)和动能之比R(=碰后动能之和/之后动能量)。如果∣P―1∣‹0.05我们可以认为动量守恒,如果∣R―1∣‹0.05我们可以认为动能守恒。（或者∣P―1∣‹3δp∣R―1∣‹3δR）m1＝？g、m2＝、？gm3＝？g、L=?cm。1弹性碰撞（1）等质量m1＝m2次序12345V10V1V2PR平均P＝；平均R＝；平均e＝；∣P―1∣=；∣R―1∣＝；δp＝；实验结论：（2）不等质量m3>m2次序12345V30V3V2PR平均P＝；平均R＝；平均e＝；∣P―1∣=；∣R―1∣＝；δp＝；实验结论：1完全非弹性碰撞（1）等质

7、量m1＝m2次序12345V10V1PR平均P＝；平均R＝；平均e＝；∣P―1∣=；∣R―1∣＝；δp＝；实验结论：（2）不等质量m3>m2次序12345V30V3PR平均P＝；平均R＝；平均e＝；∣P―1∣=；∣R―1∣＝；δp＝；实验结论：注意事项：1本次实验特别要注意的是仪器的安全，要仔细观察老师示范，按照要求发射和停止运动滑块，不许盲目操作，损坏仪器。2不做实验气泵要停电，延长仪器使用寿命。导轨未通气，滑块不许在其上运功，防止摩坏导轨。思考题：1、某同学在动量守恒定律验证实验中，计算P（=两滑块碰后动量之和/两滑块碰前动量之和）都

8、比1大。分析原因可能是（）。计数器的单位设置错了，（B）导轨不水平，（C）发射速度偏大，（D）发射速度偏大，（E）挡光片宽度设置不对，（F）挡光片平面与滑块运动不平行。2、用等质量的两滑块做完