实验六 碰撞实验..ppt

实验六动量守恒和能量守恒定律的验证?实验目的?,验证动量守恒定律; ? 2 .通过测定系统内各物体在运动过程中动能和势能的增减,验证系统的机械能守恒; ?仪器和用具?气垫导轨、数字毫秒计、游标卡尺、尼龙粘胶带、砝码、砝码盘、细线. ?实验原理?(一)动量守恒?如果系统不受外力或所受外力的矢量和为零, 则系统的总动量保持不变。这一结论称为动量守恒定律,本实验研究两个滑块在水平气垫上沿直线发生碰撞的情况,由于气垫导轨的漂浮作用,滑块受到的摩擦阻力可忽略不计。这样,当发生碰撞时,系统(即两个滑块)仅受内力的相互作用,而在水平方向上不受外力,系统的动量守恒。?设如图所示,滑块 1和2的质量分别为 m 1 和m 2,碰撞前二滑块的速度分别为 v 10 和v 20,碰撞后的速度分别为 v 1和v 2,则按动量守恒定律有: ? (1) 1 10 2 20 1 1 2 2 mv m v mv m v ? ??则根据动量守恒定律有 1 10 2 20 1 1 2 2 mv m v mv m v ? ??? ????1、弹性碰撞?两个物体相互碰撞,在碰撞前后物体的动能没有损失,这种碰撞称为弹性碰撞,用公式表示为: ?(2) 2 2 2 2 1 10 2 20 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 m m m m ? ???? ???(1)若两个滑块质量相等,即 m 1= m 2,且 v 20 =0 ,由公式( 1)和( 2),得到 v 1 = 0 , v 2 = v 10,即两个滑块交换速度。?(2)若两个滑块的质量不相等,即 m 1? m 2, 仍令 v 20 = 0 ,由公式( 1)得: 1 10 1 1 2 2 m m m ? ??? ??2、完全非弹性碰撞?如果两个滑块碰撞后不再分开,以同一速度运动,我们把这种碰撞称为完全非弹性碰撞, 其特点是碰撞前后系统动量守恒,但动能不守恒。为了实现完全非弹性碰撞,在两滑块相碰端安装尼龙塔扣,则两滑块相碰时将通过尼龙塔扣粘在一起。?在这种碰撞中,由于 v 1= v 2= v,由公式( 1) 可得??(3) 解之得, 故当 v 20 =0 ,且 m 1= m 2时,有 1 10 2 20 1 2 ( ) m m m m ? ? ?? ?? 1 10 2 20 1 2 m m m m ? ????? 1012 ? ??。?(二)机械能守恒?在外力不做功、内力只是保守力(例如重力、弹性力等)的条件下,一个系统的动能和势能可以相互转化,但其总和保持不变,这个结论简称为机械能守恒定律。