9、碰撞中的动量守恒(学生实验)

实验仪器:斜槽、玻璃球、钢球、重锤线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规、三角板

实验目的:研究碰撞(对心正碰)中的动量守恒。

实验原理:质量为m1和m2的两个小球发生正碰,若碰前m1运动,m2静止,根据动量守恒定律应有:   m1v1=m1v1′+m2v2′。因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,则小球的水平速度若用飞行时间做时间单位,在数值上就等于小球飞出的水平距离。所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入公式就可以验证动量守恒定律。即m1OP=m1OM+m2O′N。

主要测量的物理量:

(1)入射球质量m1和被碰球质量m2。

(2)入射球和被碰球半径r。

(3)入射球平抛运动的水平位移OP,碰撞后两球的水平位移OM和O′N。

实验步骤:

(1)用天平测量出小球质量m1和m2。

(2)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,把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上,调节实验装置使小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线水平,以确保正碰后的速度沿水平方向。

(3)在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸。

(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置。

(5)先不放被碰小球,让入射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所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射球不碰时的落地点P。

(6)把被碰小球放在小支柱上,让入射小球从同一高度滚下,使它发生正碰,重复10次,仿步骤(5)求出入射小球落点平均位置M和被碰小球落点平均位置N。

(7)过O、N在纸上作一条直线,取OO′=2r,O′就是被碰小球碰撞时的球心投影位置。

(8)用刻度尺量出线段OM、OP、O′N的长度。把两小球的质量和相应的速度值带入m1OP=m1OM+m2O′N,看是否成立。

(1)斜槽末端的切线必须水平。

(2)使小支柱与槽口的距离等于小球直径。

(3)认真调节小支柱的高度,使两小球碰撞时球心在同一高度上,球心连线与斜槽末端的延长线相平行。

(4)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。

(5)入射小球的质量应大于被碰球的质量。

(6)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置始终保持不变。

(7)若实验台过高,可把斜槽固定在铁架台上,白纸、复写纸铺在桌面上实验。

误差分析:实验所研究的过程是两个不同质量的球发生水平正碰,因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。每次静止释放入射小球的释放点越高,两球相碰时内力越大,动量守恒的误差越小,应进行多次碰撞,落点取平均位置来确定,以减小偶然误差。

机械振动

 0  287742  287750  287756  287760  287766  287768  287772  287778  287780  287786  287792  287796  287798  287802  287808  287810  287816  287820  287822  287826  287828  287832  287834  287836  287837  287838  287840  287841  287842  287844  287846  287850  287852  287856  287858  287862  287868  287870  287876  287880  287882  287886  287892  287898  287900  287906  287910  287912  287918  287922  287928  287936  447090 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网