大学物理实验用气垫导轨验证动量守恒定律_unity3d虚拟物理实验室气垫导轨资源-CSDN文库

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1

实验八用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1．观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。

2．验证碰撞过程中动量守恒和机械能守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套，MUJ-5C/5B 计时计数测速仪，物理天平。

[实验原理]

设两滑块的质量分别为 m

1

和 m

2

，碰撞前的速度为

10

v

和

20

v

，相碰后的速度为

1

v

和

2

v

。

根据动量守恒定律，有

2211202101

vmvmvmvm ��

（1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

10

v

和

20

v

是在两个光电门处的瞬时速度，即�x/�t，�t 越小此瞬时速度越准确。在实验里我们以挡光

片的宽度为�x，挡光片通过光电门的时间为�t，即有

220110

/,/ txvtxv ��

。

实验分两种情况进行：

1．弹性碰撞

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动

量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

2

22

2

11

2

202

2

101

2

1

2

1

2

1

2

1

vmvmvmvm ��

（2）

（1）若两个滑块质量相等，m

1

=m

2

=m，且令 m

2

碰撞前静止，即

20

v

=0。则由（1）、（2）

得到

1

v

=0，

2

v

=

10

v

即两个滑块将彼此交换速度。

（2）若两个滑块质量不相等，

21

mm �

，仍令

20

v

=0，则有

2211101

vmvmvm ��

及

2

22

2

11

2

101

2

1

2

1

2

1

vmvmvm ��

可得

10

21

21

1

v

mm

mm

v

�

�

�

，

10

21

1

2

2

v

mm

m

v

�

�

当 m

1

�m

2

时，两滑块相碰后，二者沿相同的速度方向（与

10

v

相同）运动；当 m

1

� m

2

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