实验四验证动量守恒定律
2020-07-03
来源：易榕旅网
实验四验证动量守恒定律一、实验目的要求1．验证测量动量守恒定律2．了解完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点二、仪器用具气垫导轨、滑块、光电测量系统、气源等。三、实验原理对于某一力学系统，如果系统所受的合外力为零，则系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律，即对某系统∑Fi＝o，则∑miVi=恒矢量式中Fi表示外力，mi及Vi分别表示物体系中第i个物体的质量和速度。在实验中，我们利用气垫导轨上两滑块1和2的碰撞来验证动量守恒定律。如图一如忽略滑块和导轨之间的摩擦力，则滑块1和2之间除受到碰撞时相互作用的内力外，水平方向将不受力。因而碰撞前后的总动量保持不变。如以m1和m2分别表示两滑块的质量，以V10、V20及Vl、V2分别表示碰撞前后的速度。则由动量守恒定律得：mlVl0+m2V20=mlVl+m2V2………①式中V10、V20、V1、V2的正负号取决于速度方向和所选的坐标X方向是否一致，相同取正，相反则取负，要验证动量守恒，就要在很短的时间内测定四个速度，为简单起见，分两种情况讨论。四、实验内容方法1．完全弹性碰撞：在滑块的相碰端装上缓冲弹簧，则它们的碰撞过程可以近似的看作为没有机械能损耗的完全弹性碰撞。此时有:由①及②式可得：由③、④式可知，如两滑块质量相等，即ml=m2，且V20＝0测得Vl＝0V2=Vlo⑤说明滑块1和2在碰撞前后速度发生交换、若两滑块质量不等，但V20=0，则由③、④式得：以上作为完全弹性碰撞来处理，只是理想情况，实际上机械能总有损耗，所以碰撞前后，仅是总动量保持守恒，即当V20＝0时机械能则不一定守恒。2．完全非弹性碰撞在滑块的相碰面上贴上尼龙搭扣，在碰撞后，滑块l和2贴在一起以同一速度运动，这就实现了完全非弹性碰撞。如果m1＝m2，V20=0，相碰后V2=V1=V，则由①式可得：如果质量不等，但V20=0，则由式①得3．恢复系数e通常，可以根据恢复系数来对碰撞进行分类。恢复系数的表达式为：(1)e＝o，即V2＝V1就是完全非弹性碰撞(2)e=1，即V2-V1=V10-V20就是完全弹性碰撞(3)0