实验七 验证动量守恒定律
1.实验目的
验证碰撞中的动量守恒。
2.实验原理
在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′,算出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后动量是否相等。
3.实验器材
方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
方案二 在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。
方案三 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。
4.实验步骤
方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验
(1)测质量:用天平测出滑块质量。
(2)安装:正确安装好气垫导轨,如图所示。
(3)测速度:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度大小和方向)。
(4)验证:一维碰撞中的动量守恒。
方案二 在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验
(1)测质量:用天平测出两小车的质量。
(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,如图所示。
(3)通电碰撞:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动。
(4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=算出速度。
(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验。
(6)验证:一维碰撞中的动量守恒。
方案三 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
(1)测质量:先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2(m1>m2)。
(2)安装:按如图所示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平,调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保两小球正碰后的速度方向水平。
(3)铺白纸:在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸。
(4)定O点:在白纸上记下重垂线所指的位置O,它表示入射小球碰前的位置。
(5)定P点:先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面,圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。
(6)定M、N点:把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,从上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。