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验证动量守恒

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实验目的

学会测定两小车相互作用前后的速度,验证动量守恒定律。

实验原理

一个系统不受外力或者所受外力之合为零时,这个系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律。

实验器材

序号 实验箱名称 器材名称 数量 备注
1 单独包装 1.2m小车轨道 1  
2 轨道小车 紫、黄色小车 2  
3 轨道小车 手拧螺丝m6*10 10  
4 轨道小车 透明圆头手紧螺丝m4 4  
5 运动与力 光电计时器 2  
6 运动与力 红黑导线 6  
7 轨道小车 光电门支架 2  
8 运动与力 光电门 2  
9 轨道小车 导轨支架 2  
10 轨道小车 导轨前挡板组件 1  
11 轨道小车 单边L型挡光板、宽度10mm 2  
12 轨道小车 砝码50g 4  
13 轨道小车 铸铝底座支持杆组件 2  
14 轨道小车 导轨升降板 1  
15 轨道小车 橡皮筋 1  

实验步骤

提出问题:

相互作用的物体动量变化有什么规律?

紫色小车以一定的初速度与静止在水平导轨上的黄色小车相碰后,紫色小车的动量减小,黄色小车的动量增大。

猜想假设:

两辆小车在水平导轨上相碰,若两小车所受的合外力可近似看作零,两辆小车在碰撞前后的动量之和不变。

设计方案:

根据给出的实验器材,设计验证上述猜想的实验方案。讨论方案,统一认识,并写出主要实验步骤。

1按照上图将轨道小车器材搭建完成。

2将光电计时器调到时间间隔模式,选择A-B区间,黄色小车放在两个光电门A-B与中间,紫色小车用橡皮筋往后拉动一定距离释放,紫色小车经过光电门A碰撞黄色小车,黄色小车经过光电门B之后,停留在导轨前挡板组件前。读出光电门上时间间隔数据,计算出紫色小车mv=黄色小车mv

3小车上增加砝码改变小车重量,多测试几组数据进行对比。

结果与讨论

在两小车所受合外力可近似看作零的情况下,两小车在碰撞前后的总动量基本保持不变;如果小车与导轨间的摩擦力很大,也就是存在合外力的情况下, 两小车在碰撞前后的总动量不再保持不变。这表明系统不受外力或者所受合外力为零时,系统的总动量保持不变,有外力作用时,系统的总动量不再守恒。

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