实验十二-验证动量守恒定律

实验目的验证两个小球在碰撞前后动量守恒.实验思考题：(1)本实验要验证什么物理关系？(2)该实验需要测量哪些量？各用什么测量工具？(3)本实验与平抛运动实验有哪些相似之处？(4)怎样怎样测量水平位移？落点如何选择？(5)若入射球质量小于被碰球质量，测量结果将会怎样？（假设碰撞是完全弹性碰撞）实验原理:一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1‘和s2’，若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1‘+m2s2’相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。OO'APN重垂线B验证动量守恒定律的实验装置m1m2说明：m1为入射小球，m2为被碰小球。且m1m2o’返回目录NMO’OPm1只有入射小球从固定点下落时的情况NMO’OPm1m2碰撞时的动态过程NMO’OPm1m2碰撞时的轨迹示意图返回目录由于v1、v1/、v2/均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间也相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O/N表示。因此只需验证：m1OP=m1OM+m2(ON-2r）即可。·【数据处理】返回目录实验仪器(1)斜槽、重锤、入射小球A、被碰小球B、白纸、复写纸、(2)天平、游标卡尺、直尺、圆规、实验测量测量的物理量：a．用天平测两球质量mA、mBb．用游标卡尺测两球的直径D，并计算半径r。c．水平射程：OP、OM、ON实验原理mAvA=mAvA′+mBvB′2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的初速度：OP----mA以vA平抛时的水平射程OM----mA以vA’平抛时的水平射程O′N----mB以vB’平抛时的水平射程验证的表达式：mAOP=mAOM+mBO’N1、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。实验步骤①、先用天平测量出两个小球的质量mA、mB。②、安装好实验装置,注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。把被碰球放在斜槽前的支柱上,调节实验装置使两球处于同一高度,且两球的球心和槽轴线在一直线上,两球心间的距离即为槽和支柱间的距离。垫木板和白纸时,要使木板水平。用重锤线准确地标绘出槽口中心的竖直投影点O。从而确定0·点位置③、先不放被碰球B,让入射球A从斜槽上同一高度处滚下,重复5～10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的圆心,就是入射球的落地点P。实验步骤⑤、过O、N在纸上作直线,取OO'＝2r,O'即为被碰球被碰时球心投影位置。④、把被碰小球B放在支柱上,让入射小球A从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复5～10次,仿步骤③,求出入射小球A的平均落点M和被碰小球B的平均落点N。实验步骤⑥、用刻度尺量OM、OP、O'N的长度。把两小球的质量和相应的“速度数值代入表达式看是否成立:⑦、整理实验器材，放回原处。验证的表达式：mAOP=mAOM+mBO’N实验步骤注意事项①、斜槽末端要切线要水平;(如何确定？）②、每次小球下滑要从同一高度处由静止开始;③、要保证对心碰撞,先调高低,再调远近,最后调左右;④、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的圆心即为小球的平均落点。⑤、入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是mAmB。训练1、在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有A、入射小球和被碰小球的质量B、入射小球和被碰小球的直径C、斜槽轨道的末端距地面的高度D、入射球滚下到抛出时的高度差E、入射球末碰撞时飞出的水平距离F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离CD2、入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其运动的水平位移来表示，图中M、N、P是小球的落点，下列说法中正确的是A、O’是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影B、O是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影C、被碰球碰撞后的动量可表示为D、入射球碰撞前的动量可表示为21'()mONmOPOM21'()mONmOPOMABC训练3、在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如下图甲、乙两种装置：（1）若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是：A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤E.秒表（2）设入射小球的质量为m1,被碰小球的的质量为m2,则在用甲装置实验时（P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的结论为（用装置中的的字母表示）_________________（3）在实验装置乙中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒，这时需要测量的物理量有：小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1,小球从斜槽末端做平抛运动的水平位移s，竖直高度h2,则所需验证的关系式为_________入射小球被碰小球重锤线OO’MPN甲入射小球被碰小球重锤线OMPN乙训练ACNomOMmopm,2112124hhS