（物理實驗報告）驗證動量守恒定律 楊贊國.doc

山東理工大學物理實驗報告 預習分 課堂分 報告分 總成績 實驗名稱： 驗證動量守恒定律 姓名： 實驗者 學號：（必填） 時間代碼： （必填） 驗序號： （必填） 院系： （必填） 專業： （必填） 級.班： （必填） 教師簽名： 儀器與用具：氣墊導軌、通用電腦計時測速儀、氣源、滑塊兩個（分別安裝有擋光片、緩沖彈簧、尼龍搭）、 光電門（兩個）等 實驗目的： 1、學習掌握氣墊導軌和通用電腦計時測速儀的使用； 2、驗證彈性碰撞和非彈性碰撞過程中動量守恒； 3、研究碰撞過程中機械能變化規律。 注意：實驗報告要書寫規范、完整，內容包括實驗名稱、實驗者基本信息、實驗儀器與用具、實驗目的、實驗原理、實驗內容與步驟、數據記錄與處理、實驗結論與分析、思考題、注意事項等。 【實驗原理】 設兩滑塊的質量分別為和，碰撞前的速度分別為v10和v20，相碰后的速度分別為v1和v2。根據動量守恒定律，有 m1v10 + m2v20 = m1v1 + m2v2 （1） 令P0=m1v10+m2v20， P=m1v1+m2v2，有 △p = P - P0 = 0 （2） ρ = |△p / P0 ×100%| = 0 （3） s = [Σ（ρi-ρ平均）2 /（N-1）]1/2 測出兩滑塊的質量和碰撞前后的速度，就可驗證碰撞過程中動量是否守恒。 實驗分彈性碰撞和非彈性碰撞兩種情況進行。 1．彈性碰撞 在兩滑塊的相碰端裝上緩沖彈簧，于是它們相碰可視為彈性碰撞。碰撞過程中兩滑塊系統的動量和動能均守恒。 （4） 由（1）和（4）可得 （5） 令在碰撞前靜止，即，上式可簡化為 (6) （1）若兩個滑塊質量相等，m1 = m2 = m，則v1 = 0，v2 =v10 ，即兩個滑塊將彼此交換速度。 （2）若兩相撞的物體質量不相等，，，二者相碰后m1將反向運動，速度為負值。如果，則，，實驗時，可讓一滑塊（m1）和導軌有緩沖彈簧（m2）的一頭相撞。 （3）若兩個滑塊質量不相等，，兩滑塊相碰后，二者沿相同的速度方向（與方向相同）運動。 2．完全非彈性碰撞 將兩滑塊上的緩沖彈簧取掉。在滑塊的相碰端裝上尼龍搭扣。相碰后尼龍搭扣將兩滑塊扣在一起，具有同一運動速度，即v1 = v2 = v，令v20 = 0，則（1）式可以簡化為 m1v10 = （m1 + m2）v 　　 (7) 得 　　　　　　 (8) 當時，，即兩滑塊扣在一起后，質量增加一倍，速度為原來的一半。 本實驗就是通過驗證（2）、（3）、（4）公式的正確性來驗證動量守恒和機械能守恒定律。 【實驗內容及步驟】 調節氣墊導軌至水平。將光電門指針之間的距離調節為50cm。將計數器功能開關設定在“碰撞”位置并設測量參量為測速。調節天平，稱出兩滑塊的質量m1和m2。 1．彈性碰撞 （1）使兩滑塊裝有緩沖彈簧的兩端相對放在氣墊導軌上。則滑塊相碰時，由于緩沖彈簧發生彈性形變后恢復原狀，在碰撞前后，系統的機械能近似保持不變。 （2）將兩個滑塊分置兩光電門的外側，分別輕推兩滑塊使之以任意的速度相向運動，在兩光電門之間某位置發生彈性碰撞后，兩滑塊相向或者同向運動再經過光電門。記錄兩滑塊碰撞前后經過光電門時的速度（擋光片通過光電門的速度）v10、v20、v1、v2入表1。 （3）上述步驟重復9次，計算碰撞前后滑塊系統的動量和動能，驗證動量和機械能是否守恒。 2．完全非彈性碰撞 （1）使兩滑塊裝有尼龍搭的兩端相對放在氣墊導軌上，則兩滑塊相碰后，由兩尼龍搭粘結在一起運動。 （2）將兩個滑塊放在兩光電門右側，m2在左，m1在右。輕推m2使之以v20向左運動，再輕推m1使之以v10向左運動，使m1在兩光電門之間追上m2。m1與m2發生碰撞后粘在一起以速度向前運動。記錄碰撞前后兩塊的速度v20、v10、v入表2。 （3）上述步驟重復9次，計算碰撞前后滑塊系統的動量和動能，驗證動量和機械能是否守恒。 【數據記錄和處理】 （1）彈性碰撞數據表（表1）。