研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

本案例中,我们利用气垫导轨来减小摩擦力,利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图 1.4-1 所示。可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。

目录

图 1.4-1

本实验可以研究以下几种情况。

1.选取两个质量不同的滑块,在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架(图1.4-2),滑块碰撞后随即分开。

图1.4-2

2.在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥(图1.4-3),碰撞时撞针插入橡皮泥中,使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣,碰撞时它们也会连成一体。

图1.4-3

3.原来连在一起的两个物体,由于相互之间具有排斥的力而分开,这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。

在两个滑块间放置轻质弹簧,挤压两个滑块使弹簧压缩,并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线,弹簧弹开后落下,两个滑块由静止向相反方向运动(图 1.4-4)。

图 1.4-4

数字计时器使用

实验用首先调整至m/s速度测量模式

其次直接清空数据

开始测试,之后点击数据存储,轮播测得的数据(反正就这样)

研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒

本案例中,我们研究两个小球在斜槽末端发生碰撞的情况。

实验装置如图 1.4-5 所示。将斜槽固定在铁架台上,使槽的末端水平。让一个质量较大的小球(入射小球)从斜槽上滚下,跟放在斜槽末端的另一个大小相同、质量较小的小球(被碰小球)发生正碰。

图 1.4-5

使入射小球从斜槽不同高度处滚下,测出两球的质量以及它们每次碰撞前后的速度,就可以验证动量守恒定律。

小球的质量可以用天平来测量。怎样测量两球碰撞前后瞬间的速度呢?两个小球碰撞前后瞬间的速度方向都是水平的,因此,两球碰撞前后的速度,可以利用平抛运动的知识求出。

在这个实验中也可以不测量速度的具体数值。做平抛运动的小球落到地面,它们的下落高度相同,飞行时间也就相同。因此,小球碰撞后的速度之比就等于它们落地时飞行的水平距离之比。根据这一思路,也可以验证动量守恒定律。

实验前请思考以下问题:

1.实验装置中的重垂线起什么作用?

2.如何记录并测量小球飞出的水平距离?

数据记录:

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