实验十九 动量守恒定律

实验目的

验证动量守恒定律。

实验原理

根据动量守恒定律,位于轨道上的两小车碰撞前后,合外力为零,故总动量守恒(注意动量的方向性)。

碰撞中两小车接触,有完全弹性碰撞(小车前安装弹簧圈或强力同性磁铁)、完全非弹性碰撞(小车触点处放橡皮泥或尼龙粘扣,小车相碰后粘在一起)和非完全弹性碰撞(小车直接相碰)三种类型。

本实验只介绍接触碰撞中的前两种形式。

实验器材

朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平等。

实验装置

见图19-1。

图19-1

图19-1 实验装置图(完全弹性碰撞)

实验过程与数据分析

1.在两小车前安装同性磁铁片,用天平称出两小车质量分别为208.2g、208.5g;

2.取两只光电门传感器,分别接入数据采集器的第一、二通道,将传感器用支架固定在轨道上;

3.将轨道调整水平,两小车上安装宽度0.020m的“I”型挡光片;

4.检测并调整光电门的高度,保证挡光片可顺利通过光电门的间隙;

5.打开“计算表格”,点击“开始”,轻推两小车使之做相向运动,分别通过两光电门后发生碰撞,碰后两小车均被弹回,反向通过光电门;

6.重复上述步骤,实验多次;

7.输入计算碰前与碰后的总动量的公式:P=0.2082*0.020/t1-0.2085*0.020/t2,得出实验结果(图19-2);

图19-2

图19-2 完全弹性碰撞实验数据及计算结果

8.表格中第1、3、5、7行的计算结果为三次实验碰前总动量,第2、4、6、8行为三次实验碰后总动量的相反值,单位:(kg*m/s);

9.由实验结果可计算出四次实验碰前与碰后的动量损失分别为2.17%、3.6%、1.9%、2.9%;

10.将两小车的弹簧圈改为尼龙粘扣,把小车1放在两光电门传感器之间,推动小车2通过一个光电门传感器后与小车1相碰,碰撞后的两小车粘合在一起通过第二个光电门传感器;

11.输入碰前和碰后总动量计算公式P1=0.2085*0.02/t1、P2=0.4167*0.02/t2,输入计算二者相对误差计算公式n=(P1-P2)/p1,计算得出实验结果(图19-3);

图19-3

图19-3 完全非弹性碰撞实验数据

12.根据实验结果得出八次实验碰撞碰前与碰后的动量损失分别小于2.53%;

注意:

推动小车时,应尽量远离光电门,避免小车通过光电门时形成加速运动。

本实验亦可采用气垫导轨。

实验器材

朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平等。

实验装置

见图19-4。

图19-4

图19-4 实验装置图(完全弹性碰撞)

实验过程与数据分析

1.在滑块前端安装弹簧圈,用天平称出两滑块质量分别为229.5g、222g;

2.取两只光电门传感器,分别接入数据采集器的第一、二通道,将传感器固定在气垫导轨或铁架台上;

3.将气垫导轨调整水平,滑块上安装“U”型挡光片(两前沿的宽度0.03m);

4.启动气垫导轨的气源,检测并调整光电门的高度,保证挡光片可顺利通过光电门的间隙;

5.打开“计算表格”,点击“自动记录”,轻推两滑块使之做相向运动,分别通过两光电门后发生碰撞,碰后两滑块均被弹回,反向通过光电门;

6.重复上述步骤,实验多次,关闭气源;

7.输入计算碰前与碰后的总动量的公式:P=0.222*0.03/t1-0.2295*0.03/t2(kg*m/s),得出实验结果(图19-5);

图19-5

图19-5 完全弹性碰撞实验数据及计算结果

8.表格中第1、3、5行的计算结果为三次实验碰前总动量,第2、4、6行为三次实验碰后总动量的相反值;

9.由实验结果可计算出三次实验碰前与碰后的动量损失分别为3.17%、2.6%、1.00%;

10.将两滑块的弹簧圈改为尼龙粘扣,只在滑块1(质量为230g)上安装U型挡光片,把滑块2(质量为216g)放在两光电门传感器之间,推动滑块1通过一个光电门传感器后与滑块2相碰,碰撞后的两滑块粘合在一起通过第二个光电门传感器;

11.输入碰前和碰后总动量计算公式P1=0.230*0.03/t1、P2=0.446*0.03/t2,计算得出实验结果(图19-6);

图19-6

图19-6 完全非弹性碰撞实验数据

12.根据实验结果得出三次实验碰撞碰前与碰后的动量损失分别为1.40%、3.21%、3.65%;

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发布时间:2013/1/18 11:57:26  阅读次数:12543

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