[实用新型]验证机械能及动量守恒的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理教学中的力学实验装置，特别涉及一种用于验证机械能守恒及动量守恒实验。

背景技术

目前，在做机械能守恒定律的验证实验时采用的最常用方法是落体验证法、斜槽平抛验证法，在用这些方法验证机械能守恒时，由于存在空气摩擦阻力、斜槽的摩擦阻力和当地重力加速度的测定影响了验证结论，小球下落时重力势能的减少量比动能的增加量还要小，这显然是违背能量守恒定律的；其次小球速率不易精确计算，速率误差较大，从而导致实验结论与理论值不符，影响学生对于物理知识的理解和学习兴趣。在做动量守恒定律时常采用气垫导轨滑块碰撞来验证，而这种装置对水平的调整要求很高，不易操作，其次，这种装置普及率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种验证机械能及动量守恒的实验装置，以解决现有技术中在做机械能守恒定律和动量守恒定律的验证实验时摩擦力、当地重力加速度测定等因素的影响。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种验证机械能的实验装置，包括铁架台，所述铁架台的一侧从下往上依次铺设有白纸和复写纸，所述铁架台的顶端设有固定轴，所述固定轴连接有可横向摆动的摆动杆，所述摆动杆的尾端连接有第一金属小球，所述铁架台上还设有刻度盘和用于阻挡摆动杆的阻挡杆。

所述摆动杆的尾端与第一金属小球的连接处为“U”字形。

摆动杆为弹性和硬度较大、直径1mm左右的钢丝制成，所述第一金属小球上设有小洞，所述第一金属小球通过小洞套在所述摆动杆上，小洞直径大于摆动杆的直径，小洞的深度到球心，内壁光滑。

一种验证动量守恒的实验装置，包括铁架台，所述铁架台的一侧从下往上依次铺设有白纸和复写纸，所述铁架台的顶端设有固定轴，所述固定轴连接有可横向摆动的摆动杆，所述摆动杆的尾端连接有第一金属小球，所述铁架台上还设有刻度盘和用于阻挡摆动杆的阻挡杆，所述铁架台铺设有白纸的一侧设有支杆，所述支杆顶部放置有第二金属小球，当摆动杆垂直于铁架台底面时，第一金属小球和第二金属小球的处于同一水平面。

所述第一金属小球和第二金属小球的直径、质量相同。

利用单摆运动和平抛运动相结合，直接测量出引起势能变化的初末位置的变化量h、平抛运动的竖直高度H和水平位移x的量，利用                                                这一关系即可直接验证机械能守恒定律和动量守恒定律。从而避免了以往验证机械能守恒定律受制于当地重力加速度测定，同时该实验装置也减小了摩擦力的影响，使得验证结果更精确；其次该装置更简单、容易制成、成本低，为验证动量守恒定律和机械能守恒定律提供便捷的实验装置。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

   图2是图1的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

验证机械能守恒定律：

   如图1和图2所示，一种验证机械能的实验装置，包括铁架台3，铁架台3的一侧从下往上依次铺设有白纸1和复写纸2，铁架台3的顶端设有固定轴6，固定轴6连接有可横向摆动的摆动杆7，摆动杆7的尾端连接有第一金属小球9，铁架台3上还设有刻度盘5和用于阻挡摆动杆7的阻挡杆4。

摆动杆7的尾端与第一金属小球9的连接处为“U”字形。

摆动杆7为弹性和硬度较大、直径1mm左右的钢丝制成，第一金属小球9上设有小洞，第一金属小球9通过小洞套在摆动杆7上，小洞直径大于摆动杆7的直径，小洞的深度到球心，内壁光滑。

白纸1和复写纸2的纸张大小为A3。

具体实施步骤如下：

①在平整的实验台上平铺一张A3大小的白纸1，上面平铺一张复写纸2；

②将铁架台3放置在平铺的白纸1和复写纸2上并调整水平，在铁架台3上依次固定阻挡杆4、刻度盘5和固定轴6；阻挡杆4靠近带有“U”字形的摆动杆的下端，避免多次碰撞后发生弯曲；

③用铅垂线调整固定轴6的中心、刻度盘5的中心、和阻挡杆4的一个侧面在同一竖直位置；

④将带有U字形的摆动杆7悬挂在固定轴6上，把第一金属小球9套在U字形的摆动杆7上；

⑤将套有第一金属小球9的摆动杆7一起拉升到某一位置后静止释放，测量出引起第一金属小球势能变化的初末位置变化量h、平抛运动的竖直高度H和水平位移x的数据；把上述测量数据代入公式验证机械能守恒。

验证动量守恒定律：