第二节　碰撞与动量守恒研究

     “动量”是力学中的重要概念，“动量守恒定律”是自然界最重要的普遍规律之一，它不仅适用于宏观低速运动，也适用于微观粒子及高速运动。

一、研究目的
     1）理解本实验设计思想和设计原理，体会本实验特点。

     2）学会用作图法证明物体运动规律的方法。

     3）掌握实验误差产生原因，讨论减小误差的方法

二、实验说明
     1）从固定高度以不同水平速度平抛的物体，所需落地时间相同。

     2）忽略空气阻力，平抛物体的水平速度保持不变。因此水平速度与物体的水平距离成正比。

     3）碰撞前后小球的落点轨迹采用图解的方法

     4）实验中近似地认为小球是光滑且完全弹性的。

三、实验器材
     弹簧秤、烧杯、水槽、石块、木块、密度不同的盐水、水杯、溢杯、水、细线、量筒。

四、实验内容
     实验装置如图所示

图 4—4 动量守恒实验装置图

实验步骤：
     1）用天平测出两小球的质量m1,m2。

     2）按图安装好实验装置，用图钉把白纸固定在水平槽内并放好复写纸。

     3）调整斜槽位置，观察水平仪使斜槽末端切线水平。

     4）用重锤确定入射小球及被碰球碰撞前的水平位置O。

     5）调整磁铁调节栓，使磁铁至某一高度，接通电源，让电磁铁吸住入射小球。

     6）先不放上被碰小球，断开电源，释放入射小球，使其沿斜槽滚下做平抛运动运动落入水平槽，在白纸上留下落点痕迹。再向前滚动落入凹槽，测10次。

     7）用中心带孔的透明同心圆片与白纸上入射球的落点痕迹进行对比（如图），当同心圆片能把把所有落点包围且同心圆最小时，用钢针刺一下圆片中心点，则该点P即是小球落点的平均位置。

图 4—5 距离取值图（放大）

     8）把被碰小球放在斜槽边缘处，让电磁铁从原来高度吸住入射小球后并放开，使其沿斜槽滚下后与被碰小球发生对心碰撞，重复10次。用同样方法标出碰撞后入射小球的落点的平均位置M及被碰小球的落点平均位置N。

     9）在的白纸上直接读出OM、ON、OP的长度，把两个小球的质量和相应的速度带入公式，验证动量守恒定律（其中v1为入射小球碰前速度，v1′为入射小球碰后速度，v2′为被碰小球碰后速度）是否成立。因为，即验证是否成立。