實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
研究在彈性碰撞的過(guò)程中,相互作用的物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
實(shí)驗(yàn)原理:
一個(gè)質(zhì)量較大的小球從斜槽滾下來(lái),跟放在斜槽前邊小支柱上另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞后兩小球都做平拋運(yùn)動(dòng)。由于兩小球下落的高度相同,所以它們的飛行時(shí)間相等,這樣如果用小球的飛行時(shí)間作時(shí)間單位,那么小球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此,只要分別測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2,和不放被碰小球時(shí)入射小球在空中飛出的水平距離s1,以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛出的水平距離s1'和s2',若m1s1在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)與m1s1'+m2s2'相等,就驗(yàn)證了兩小球碰撞前后總動(dòng)量守恒。
實(shí)驗(yàn)器材:
碰撞實(shí)驗(yàn)器(斜槽、重錘線),兩個(gè)半徑相等而質(zhì)量不等的小球;白紙;復(fù)寫(xiě)紙;天平和砝碼;刻度尺,游標(biāo)卡尺(選用),圓規(guī)。
實(shí)驗(yàn)步驟:
1、用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2。
2、安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,將斜槽固定在桌邊,并使斜槽末端點(diǎn)的切線水平。
3、在水平地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙。
4、在白紙上記下重錘線所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置。
5、先不放被碰小球,讓入射球從斜槽上同一高度處由靜止開(kāi)始滾下,重復(fù)10次,用圓規(guī)作盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心就是入射球不碰時(shí)的落地點(diǎn)的平均位置P。
6、把被碰球放在小支柱上,調(diào)節(jié)裝置使兩小球相碰時(shí)處于同一水平高度,確保入射球運(yùn)動(dòng)到軌道出口端時(shí)恰好與靶球接觸而發(fā)生正碰。
7、再讓入射小球從同一高度處由靜止開(kāi)始滾下,使兩球發(fā)生正碰,重復(fù)10次,仿步驟(5)求出入射小球的落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。
8、過(guò)O、N作一直線,取OO'=2r(可用游標(biāo)卡尺測(cè)出一個(gè)小球的直徑,也可用刻度尺測(cè)出緊靠在一起的兩小球球心間的距離),O'就是被碰小球碰撞時(shí)的球心豎直投影位置。
9、用刻度尺量出線段OM、OP、O'N的長(zhǎng)度。
10、分別算出與
的值,看
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。
注意事項(xiàng):
1、應(yīng)使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量。
2、要調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置,使固定在桌邊的斜槽末端點(diǎn)的切線水平,小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑,而且兩球相碰時(shí)處在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直線上。
3、每次入射小球從槽上相同位置由靜止?jié)L下,可在斜槽上適當(dāng)高度處固定一檔板,使小球靠著擋板,然后釋放小球。
4、白紙鋪好后不能移動(dòng)。