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验证动量守恒定律实验

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动量守恒定律实验过程

动量守恒定律实验推导示意图

验证公式及其推导过程

在实验中,我们要验证的是方程:m1·OP=m1·OM +m2·ON是否成立。下面,将改公式进行以下推导:

让质量较大的小球m1从斜槽上滚下,与放在斜槽末端的质量较小的小球m2发生正碰,碰前m1的入射速度为υ1,两球总动量为m1υ1.碰撞后,入射小球m1的速度为υ1′,被碰小球m2的速度为υ2′,两球总动量为队m1υ1′+m2υ2′,根据动量守恒定律,应有

m1υ1=m1υ1+m2υ2

如果测出两球的质量m1和m2及两球在碰撞前后的速度υ1、υ1′、υ2′,代入上式,就可以验证动量是否守恒。

用天平可测出两球质量m1、m2;

平抛运动知识可以测出其速度。因它们下落的高度相同,故飞行时间相同,设为t,则它们飞行的水平距离s=υt,在图中有

OP=υ1t……①

OM=υ1′t……②

ON=υ2′t……③

如果实验中测得的m1、m2,OP、OM、ON满足关系

m1·OP=m1·OM +m2·ON

把①②③代入上式后消去t可得到mυ1= m1υ1′+ m2υ2′

小结及结论

公式m1·OP=m1·OM +m2·ON与动量守恒定律的公式mυ1= m1υ1′+ m2υ2′是等效的。如果验证了m1·OP=m1·OM +m2·ON是成立的,就验证了动量守恒定律表达式是成立的。

验证动量守恒定律实验操作步骤

(1)要调节好实验装置,使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,使小支柱与槽口间距离等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上。

(2)在地面上铺好复写纸,在复写纸上铺上白纸,铺好后不能移动。

(3)选择入射小球与被撞小球。应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。

(4)先不放上被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度处滚下,重复10次,用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面,圆心P(如图所示)就是小球落点的平均位置,用刻度尺测量OP数值。

(5)把被碰小球放在斜槽前端边缘处,让入射小球从原来的高度滚下,使它们发生碰撞,重复10次,用上述方法找出碰后入射球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N,用刻度尺分别测量OM与ON的数值。

(6)处理数据。

动量守恒定律实验注意事项

(1)先不放上被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度处滚下,重复10次,用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面,圆心P(如图所示)就是小球落点的平均位置;

(2)把被碰小球放在斜槽前端边缘处,让入射小球从原来的高度滚下,使它们发生碰撞,重复10次,用上述方法找出碰后入射球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N;

(3)要调节好实验装置,使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,使小支柱与槽口间距离等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上;

(4)应使入射小球的质量大于被碰小球的质量;

(5)应使入射小球每次从槽上相同位置由静止滚下,可在斜槽上适当高度处固定一挡板,使小球靠着挡板,然后释放小球;

(6)白纸铺好后不能移动。

参考文献

动量守恒http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43176.html

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