動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證

1、實(shí)驗(yàn)七 動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。2進(jìn)一步熟悉氣墊導(dǎo)軌、通用電腦計(jì)數(shù)器的使用方法。3用觀察法研究彈性碰撞和非彈性碰撞的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)儀器氣墊導(dǎo)軌，氣源，游標(biāo)卡尺，電腦計(jì)數(shù)器，氣源，物理天平等。 實(shí)驗(yàn)原理如果某一力學(xué)系統(tǒng)不受外力，或外力的矢量和為零。則系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，這就是動(dòng)量守恒定律。在本實(shí)驗(yàn)中，是利用氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊兒的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的。在水平導(dǎo)軌上滑塊兒與導(dǎo)軌之間的摩擦力忽略不計(jì)，則兩個(gè)滑塊兒在碰撞時(shí)除受到相互作用的內(nèi)力外，在水平方向不受外力的作用，因而碰撞的動(dòng)量守恒。如m1和m2分別表示兩個(gè)滑塊兒的質(zhì)量，以v1、v2、分別表示兩個(gè)滑塊兒碰撞前后的速度，則由

2、動(dòng)量守恒定律可得 （71）下面分別情況來進(jìn)行討論：1完全彈性碰撞彈性碰撞的特點(diǎn)是碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)量守恒, 機(jī)械能也守恒。如果在兩個(gè)滑塊兒相碰撞的兩端裝上緩沖彈簧，在滑塊兒相碰時(shí)，由于緩沖彈簧發(fā)生彈性形變后恢復(fù)原狀，系統(tǒng)的機(jī)械能基本無損失，兩個(gè)滑塊兒碰撞前后的總功能不變，可用公式表示 （72）由（71）式和（72）式聯(lián)合求解可得 （73）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，若令m1m2 ，兩個(gè)滑塊兒的速度必交換。若不僅m1m2 ，且令v200，則碰撞后m1滑塊兒變?yōu)殪o止，而m2滑塊兒卻以m1滑塊兒原來的速度沿原方向運(yùn)動(dòng)起來。這與公式的推導(dǎo)一致。若兩個(gè)滑塊兒質(zhì)量m1m2,仍令v200，即 （74）實(shí)際上完全彈性碰撞只是理想

3、的情況，一般碰撞時(shí)總有機(jī)械能損耗，所以碰撞前后僅是總動(dòng)量保持守恒，當(dāng)v200時(shí) （75）2完全非彈性碰撞在兩個(gè)滑塊兒的兩個(gè)碰撞端分別裝上尼龍搭扣，碰撞后兩個(gè)滑塊兒粘在一起以同一速度運(yùn)動(dòng)就可成為完全非彈性碰撞。若m1m2,v200,由（71）式得 （76）若m1m2，仍令v200，則有 3恢復(fù)系數(shù)和動(dòng)能比碰撞的分類可以根據(jù)恢復(fù)系數(shù)的值來確定。所謂恢復(fù)系數(shù)就是指碰撞后的相對(duì)速度和碰撞前的相對(duì)速度之比，用e來表示 （77）若e1，即是完全彈性碰撞；若e0，即是完全非彈性碰撞。此外，碰撞前后的動(dòng)能比也是反映碰撞性質(zhì)的物理量，在v200，m1m2時(shí)，動(dòng)能比為 （78）若物體做完全彈性碰撞時(shí)，e1則R1（

4、無動(dòng)能損失）；若物體做非彈性碰撞時(shí)，0e1，則R1。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用彈性碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（1）m1m2時(shí)的彈性碰撞1）連接和調(diào)試好儀器；2）把滑塊兒1(在左)放在左光電門的外側(cè)，滑塊兒2放在兩光電門之間靠近右面光電門的地方，讓滑塊兒2處于靜止?fàn)顟B(tài)；3）把滑塊兒1反向推動(dòng)，讓它碰后反彈回來通過左面光電門后再和滑塊兒2發(fā)生碰撞，碰撞前的速度v10由左光電門所記錄的時(shí)間反映出來。碰撞后，m2以v10的速度運(yùn)動(dòng)，即，m2的速度由右面光電門所記錄的時(shí)間反映出來。所以實(shí)驗(yàn)中要記錄下經(jīng)過左面光電門的遮光時(shí)間和碰撞后經(jīng)過右面光電門的遮光時(shí)間即可驗(yàn)證在實(shí)驗(yàn)條件下的動(dòng)量守恒；4）用所測(cè)的碰撞前后的速度計(jì)算恢復(fù)系數(shù)

5、和動(dòng)能比；5）改變碰撞時(shí)的速度v10重復(fù)以上內(nèi)容。（2）m1m2時(shí)的彈性碰撞1）取一大一小兩個(gè)滑塊兒分別稱其質(zhì)量為m1和m2；2）在左光電門外側(cè)放大滑塊兒1，較小的滑塊兒2放在兩光電門之間。使v200，推動(dòng)m1使之與m2相碰，測(cè)量較大的滑塊兒在碰撞前經(jīng)過光電門的遮光時(shí)間，及碰撞以后m1、m2先后經(jīng)過右面光電門的時(shí)間、，由此計(jì)算出、，便可驗(yàn)證在此實(shí)驗(yàn)條件下的動(dòng)量守恒，即；3）改變v10，重復(fù)以上內(nèi)容測(cè)量多次。2用完全非彈性碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒（1）較大的滑塊兒1和較小的滑塊兒2的兩個(gè)碰撞端，分別裝上尼龍搭扣，用天平稱m1和m2，使m1m2；（2）在左光電門以外的地方放一個(gè)滑塊兒1，在兩光電門之間靠近右光電門的地方放一個(gè)滑塊兒2，并使，推動(dòng)m1使之與m2相碰撞。碰撞后兩個(gè)滑塊兒粘在一起以同一速度運(yùn)動(dòng)就可成為完全非彈性碰撞，碰撞后速度；（3）記下滑塊兒經(jīng)過左光電門的遮光時(shí)間及經(jīng)過右光電門的遮光時(shí)間，由此可以計(jì)算出碰撞前的速度及碰撞后的速度,在此實(shí)驗(yàn)條件上可驗(yàn)證;（4）改變彈性碰撞的速度v10，重復(fù)多次測(cè)量；（5）用碰撞前后的速度算一下恢復(fù)系數(shù)和動(dòng)能比。數(shù)據(jù)處理1彈性碰撞m1m2時(shí)的彈性碰撞，自擬表格記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。m1m2時(shí)的彈性碰撞，自擬表格記錄數(shù)據(jù)。2完全非彈性碰撞，自擬表格記錄數(shù)據(jù)。對(duì)上述兩種情況下所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出碰撞前和碰撞后的總動(dòng)量，并通過比較得出動(dòng)量守恒的結(jié)