内容正文:
实验8 验证动量守恒定律
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一、实验原理及装置图
在一维碰撞中,测出相碰的两球的质量m1、m2和碰撞前后球的速度,计算得出碰撞前的
动量p=m1v0及碰撞后的动量p'=m1v1+m2v2,验证碰撞前后的动量是否相同。
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如图所示,在此实验装置图中,由于平抛运动时间相等,有碰撞前的动量与时间的乘积pt
=m1v0t及碰撞后的动量与时间的乘积p't=m1v1t+m2v2t,因此只要验证m1sOP=m1sOM+m2sO'N,即
可验证动量守恒定律。
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二、操作要领及注意事项
1.需要测量哪些物理量:两小球质量以及水平位移。
2.如何选择小球:本实验方案不需要两球大小相同,但需要调节支球柱的高度,以保证两
球能发生正碰。若不使用支球柱,则需要两球大小相同。为使入射球碰撞不被弹回且
不静止,需要入射球质量大于靶球质量。
3.如何安装斜槽:斜槽不要求光滑,但斜槽末端必须水平。
4.如何控制起点位置:每次让入射球从斜槽上同一位置由静止滚下。
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三、数据处理
让入射球从同一位置释放,测出不发生碰撞时入射球飞出的水平距离sOP,再测出入射
球、靶球碰撞后分别飞出的水平距离sOM、sO'N,只要验证m1sOP=m1sOM+m2sO'N,即可验证动
量守恒定律。若m1 =m1 +m2 也成立,说明两球的碰撞是弹性碰撞。
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四、减小误差的方法
1.小球落点的确定:画尽量小的圆把尽可能多的小球落点圈在里面,圆心就是小球落点
的平均位置。
2.水平位移的测量:本实验中的O点和O'点分别为斜槽末端的正下方和靶球球心的正下
方,O点可通过铅垂线在白纸上直接画出,而O'点不可以直接画出,需通过测量确定,O、
O'两点间距离为两小球半径之和,而半径的测量存在误差,同时水平位移的测量也会存
在误差,测量半径和水平位移时可通过多次测量取平均值的方法减小误差。
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五、其他实验方案
方案一 利用滑块和气垫导轨完成实验(如图所示)
本方案在气垫导轨上进行,阻力小,测量速度时产生的误差小。
方案二 利用斜槽末端小球的碰撞在斜面上完成实验(如图所示)
本方案小球抛出点相同,无须使用铅垂线确定O点的位置。
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