在學習了“實驗:探究碰撞中的不變量”的實驗后,得出了動量守恒定律,反過來我們可以利用該實驗中的有關方案來驗證動量守恒定律.下面是某實驗小組選用水平氣墊導軌、光電門的測量裝置來研究兩個滑塊碰撞過程中系統(tǒng)動量的變化情況.實驗儀器如圖所示.
實驗過程:
(1)調(diào)節(jié)氣墊導軌水平,并使光電計時器系統(tǒng)正常工作.
(2)在滑塊1上裝上擋光片并測出其長度L.
(3)在滑塊2的碰撞端面粘上橡皮泥(或雙面膠紙).
(4)用天平測出滑塊1和滑塊2的質(zhì)量m
1、m
2.
(5)把滑塊1和滑塊2放在氣墊導軌上,讓滑塊2處于靜止狀態(tài)(v
2=0),用滑塊1以初速度v
1與之碰撞(這時光電計時器系統(tǒng)自動計算時間),撞后兩者粘在一起,分別記下滑塊1的擋光片碰前通過光電門的遮光時間t
1和碰后通過光電門的遮光時間t
2.
(6)先根據(jù)以上所測數(shù)據(jù)計算滑塊1碰撞前的速度,其表達式為v
1=
,及碰后兩者的共同速度,其表達式為v=
;再計算兩滑塊碰撞前后的動量,并比較兩滑塊碰撞前后的動量的矢量和.
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)完成表格內(nèi)容:(表中計算結果保留三位有效數(shù)字)
m
1=0.324kg m
2=0.181kg L=1.00×10
-3m
次 數(shù) |
滑塊1 |
滑塊2 |
碰前系統(tǒng)動量kgms-1 |
碰后系統(tǒng)動量kgms-1 |
v1/ms-1 |
v/ms-1 |
v2/ms-1 |
v/ms-1 |
m1v1 |
m2v2 |
(m1+m2)v |
1 |
0.290 |
0.184 |
0 |
0.184 |
0.0940 0.0940 |
0 |
0.0929 0.0929 |
2 |
0.426 |
0.269 |
0 |
0.269 |
0.138 0.138 |
0 |
0.136 0.136 |
實驗結論: 在誤差允許范圍內(nèi),系統(tǒng)碰撞前后動量矢量和相等,即系統(tǒng)動量守恒 在誤差允許范圍內(nèi),系統(tǒng)碰撞前后動量矢量和相等,即系統(tǒng)動量守恒 |
(7)若要證明上述碰撞是非彈性碰撞,那么還應滿足的表達式為
(用上面所測物理量的符號即m
1、m
2、t
1、t
2、L表示).