实验六碰撞中动量守恒实验研究.pdf

实验六实验六 碰撞中动量守恒实验研究碰撞中动量守恒实验研究 实验实验六六 碰撞中动量守恒实验研究碰撞中动量守恒实验研究 [实验目的实验目的] 实验目的实验目的 1．了解动量守恒演示器和碰撞实验器两实验仪器结构，熟悉其使用方法； 2 ．掌握用实验演示验证动量守恒定律的技巧； 3 ．研究分析影响实验结果的各种因素，加深对动量守恒概念的理解。 [预习思考预习思考] 预习思考预习思考 1．在实验（二）中为什么必须保证斜槽末端水平？应如何检验？在确定小 球落点位置时，为减小误差应采用什么方法？ 2 ．编写指导学生做实验（二）时的操作步骤及注意事项。 [实验内容实验内容] 实验内容实验内容 验证动量守恒定律的实验方法较多，下面主要以动量守恒演示器和碰撞实验 器为例分析研究在碰撞中动量守恒的验证实验演示方法。 （一）用动量守恒演示器演示碰撞中的动量守恒 [仪器结构仪器结构] 仪器结构仪器结构 仪器主要由一个长方体框架和 7 个直径为 27mm 的 镀铬钢球所组成，如图 15-1。 [演示方法演示方法] 演示方法演示方法 1．动量守恒定律演示 图 15-1 将 7 个小球悬挂于同一水平高度，相邻的小球静止时，刚好挨在一起。然后 将任一侧的一个小球拉到与相邻球到某一角度，放开手，使它和相邻球相碰，结 果另一侧的一个球(其它几个球不动)也会被碰升高几乎同一高度。用两个球，三 个球也会产生同样的效果。 另一种方法是将两侧的两个小球相反的方向拉开相等的距离，同时放开，使 它们同时和静止的五个小球相碰，这时将会看到中间五个小球在碰后仍然静止， 而两侧小球向各自运动的反方向分开到几乎和开始拉开一样远的距离，这个过程 将反复进行多次，然后双方共同逐渐衰减下来，同时用双球，三球作为互相作用 进行类似演示。 以上这种现象就生动的证明了这个小球组成的系统在相互作用(碰撞)前后动 量守恒，从而验证了动量守恒定律。 2 ．弹性碰撞演示 先用相邻两球，使 A 球偏离一个角度放开，它回到原来位置撞上 B 球，可 以看到碰撞后 A 球静止下来，B 球摆到与原来 A 球偏开的几乎相等的高度，然 后 B 球再碰 A 球，两球交替摆动，这说明两个等质量小球作对心弹性碰撞时进 行动量传递，动量和能量同时守恒。 同理，也可用双球，三球进行上述传递动量的演示，进一步加深学生对弹性 40 碰撞中动能、动量传递的认识。 （二）用碰撞实验器验证碰撞中的动量守恒 [实验仪器及器材实验仪器及器材] 实验仪器及器材实验仪器及器材 碰撞实验器（重锤线一条，大小相等，质量相同、不同的刚球和玻璃球各一 个），白纸，复写纸，刻度尺，天平一台，圆规一个。 [实验原理实验原理] 实验原理实验原理 实验装置见参考资料中图 1。放一小球从斜槽上滚下，则小球开始作平抛运 动。平抛运动是两个运动的合成，即水平方向的匀速直线运动和垂直方向的自由 落体运动。水平方向的匀速直线运动的速度等于平抛物体的初速度，根据自由落 体运动在某一点坐标（X 、Y ）和重力加速度 g 的数值，可以通个公式 y=1/2gt², 求出小球到达该点的时间，再通过匀速运动公式 X=ut ，求出球的水平速度u ，此 即为小球平抛运动的初速度。作平抛运动的小球，只要下落的高度相同，则其飞 行时间相同，这样初速度大的，飞行的水平距离就大，飞行的水平距离与初速度 成正比。若两个质量不同的球发生碰撞时，根据动量守恒定律，碰撞前的总动量 等于碰撞后的总动量。 / / 即：m u + m u = m u + m u 1 1 2 2 1 1 2 2 式中：m 、m 为两个球的质量, u 、u 为两小球碰撞前速度, u / 、u / 为两个 1 2