实验5 碰撞实验.doc.doc

1 实验五碰撞实验研究 (1)研究如何通过本实验巩固基础知识、培养实验能力(2)研究指导本实验的方法和做好本实验的关键(3)研究误差产生的原因 ( 研究弹性碰撞的动量守恒和动能守恒) 采用 J2135--l 型碰撞实验器进行实验时,使质量 m 1 的入射球从斜槽一定高度处滚下,跟放在针槽末端支球管上静止的另一质量 m 2 的靶球发生对心正碰,两球从此开始做平抛运动。入射球的落点 M ,靶球的落点是 N ,未放靶球时,入射球以同一高度做平抛运动时落点为P (参见图六)。如果在碰撞前入射球的水平初速为 V 1,靶球的水平速度 V 2=0,则碰撞前的水平总动量=m 1v 1在碰撞后入射球的水平初速为 1V ?,靶球的水平初速为 2V ?,则碰撞后的水平总动量 m 11V ?+m 22V ?,只要系统在水平方向上合外力为零,在水平方向上动量应守恒,在水平方向上有 m 1V 1=m 11V ?+m 22V ?由于小球下落的高度均相同,利用平抛知识可知,它们的平抛时间都相等。即可得m 1s 1.=m 11S ?+m 22s ?或m 1(OP)= m 1(OM)+m 2(o ? N)····(2) 如果是弹性碰撞,则碰撞前后系统(水平方向)的总动能是守恒的,则应当有: 12 m 1V 1 2=12 m 1V 1 ’2+12 m 2V 2 ’2 ......................(3) 因为 V 1 =S 1,V 2 =S 1 ’,V 2 ’=S 2 ’得m 1 (S 1) 2=m 1 (S 1 ’) 2+m 2 (S 2 ’) 2即 m 1 (OP 1) 2=m 1 (OM 1) 2+m 2 (O’N) 2…………….(4) 把测得的各水平距离代入( 2 )式,如果成立, 表明水平方向的动量守恒,得到验证。把测得的各水平距离代入( 4 )式,如果成立, 表明水平方向的动能守恒,得到验证。三实验内容研究弹性碰撞的动量守恒和动能守恒四实验要求及注意点 1. 设计实验步骤 2 2. 调整仪器,做到碰时等高、对心正碰、离槽即碰 3. 每个点打三次取几何平均值 4. 改变三次主动球高度分别得出结果 5. 研究误差产生的原因一、仪器用途 1. 《验证功量守恒定律》 2. 《研究弹性碰撞和动能守恒》如图一所示,它由铝型材轨道,C 形夹、钢球和胶木球或玻璃球,以及支球管等组成。还附有专供做《研究平抛物体运动》实验用的“卡板”.仪器各部分的名称及功用如下: 1. 斜槽轨道-- 铝型材特制, 末端为水平槽轨。钢球从斜槽上某一高度滚下, 使之保持沿水平方向作平抛运动。 2 .钢质小球-- 简称入射球,直径 mm ,质量稍大,从斜槽上某一高度滚下, 在碰撞实验中作入射球使用,其质重 m 1 可用天平测量。 3 .胶木球或玻璃小球―简称靶球,直径 mm, 在碰撞实验中作对心正碰的靶球使用,其质量 m 2 可用天平测量。作平抛实验时,钢球与玻璃球或胶木球任选使用。 4. 支球管-- 又称小支柱, 由细金属管制成, 阻力极小, 在针槽的水平槽口前, 可以上下、左右、前后调整, 作碰撞实验时, 把玻璃球或胶木球作靶球放在支球管上, 并调整使两球心等高,作平抛实验时,将支球管翻下。 5 .凹形支架-- 通过水平转轴装在斜槽底面,松开水平