实验十八动量定理（变力）

实验目的

探究物体在变力的作用下，物体所受合力的冲量与物体动量变化的关系。

由动量定理：物体所受合力的冲量等于物体动量变化，即Ft=mv’-mv。

在轨道上用小车与力传感器的测钩碰撞，测出小车碰前和碰后返回通过光电门的时间计算出小车速度的变化，从而得出小车动量的变化。从力传感器测得的“F-t”图线上，通过对图线的积分处理得出冲量大小。比较小车在变力的作用下冲量与动量的变化关系。

朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及其附件、天平等。

见图18-1。

图18-1 实验装置图

1．在小车上安装“I”型挡光片（本次实验所用挡光片的宽度为0.020m）并在其前端安装弹簧圈，用天平称出小车的总质量m（kg）；

2．将光电门传感器和力传感器分别接入数据采集器的第一、二通道，将光电门传感器用支架固定在轨道的一侧；

3．将力传感器通过力学轨道上的固定柱固定在轨道上，调整其高度使测钩与滑块弹簧圈的触碰点刚好位于测钩中心线上；

4．打开“组合图线”，添加“力-时间”图线，将采样频率设置为“500”。打开“计算表格”，点击“开始”；

5．推动小车通过光电门传感器后与力传感器的测钩碰撞，经反弹后又通过光电门传感器，则挡光片两次通过光电门传感器的挡光时间t₁记录在表格中；

6．在计算表格中，增加变量“t₂”，将t₁列中的第二行的数据复制后粘贴到t₂列中的第一行中。增加变量“m”表示小车的总质量（本次实验为0.3175kg）；

7．输入代表“碰前速度”、“碰后速度”和“动量变化”的公式“v₁=0.020/t₁”、“v₂=0.020/t₂”和“p=m*(v₁+v₂)”，计算得出动量变化分别为0.2926（图18-2）；

图18-2 冲量与动量变化实验结果

8．在“组合图线”窗口中，用图线控制功能，将碰撞时的“F-t”图线回放，选取有效区域后，启用“其它处理”中的“积分”功能，计算出力与时间的积分值（即冲量Ft），得出碰撞的冲量是：0.2888（图18-2）；

9．重复步骤4~10，得到多次实验结果，见图18-3。

图18-3 两次实验结果

10．计算三次实验冲量与动量变化量的相对误差，分别是1.31%、1.28%、0.68%，充分说明了在误差允许范围内二者相等。

本实验亦可使用朗威DISLab教材专用软件来做，实验操作将大为简化。

本实验亦可使用气垫导轨。

朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平、铁架台等。

见图18-4。

图18-4 实验装置图

同上。

发布时间：2013/1/16 上午11:11:43 阅读次数：8421