[实用新型]动量守恒演示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理实验装置及实验方法，尤其涉及一种动量守恒演示装置。

背景技术

如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体，它是一个实验规律，也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来。

动量守恒定律严格成立的条件是物体系受到的合外力为零。

当系统内部的物体之间相互作用的内力远远大于外力，相对于内力，可以忽略外力，此时动量守恒定律近似成立。例如物体由于爆炸分割为多个小物体，此时爆炸产生的力远大于空气阻力，所以可视为动量守恒。

“验证动量守恒”是高中阶段的重点实验，一般的实验方法中，都要使用到电火花计时器、纸带、电源等设备，而且操作较困难，很难保证电火花计时器打点的准确性，使得实验结果误差很大。

本实用新型利用简单的材料，制成动量守恒定律验证实验装置，很容易的完成上述实验。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种验证动量守恒的装置及实验方法，物理意义清晰明确。

本实用新型的目的是这样实现的：采用图1所示的装置，木质的立板1上固定水平的平台2，上面放置一个附有橡皮泥的金属球7；转动轴5上连接可自由摆动的轻质摆动杆4，摆动杆下端带有一短直角钩，直角钩上悬挂一个具有中心孔的摆动金属球3，并保证摆动杆4的质量远小于摆动金属球3的质量；在转动轴5的正下方立板1上安装一固定销6，固定销6和转动轴5的距离略小于摆动杆4的长度；在立板1右侧连接一个水平板10，其上覆盖着复写纸9，在水平板10的前侧面安装一刻度尺11。装置整体上要保证转动轴5和固定销6所在的直线与水平板10垂直。

附图说明

图1为验证向心力实验装置及实验方法结构示意图；

1、立板，2、平台，3、摆动金属球，4、摆动杆，5、转动轴，6、固定销，7、金属球，8、合体球，9、复写纸，10、水平板，11、刻度尺。

具体实施方式

首先按图1所示将动量守恒演示装置各部分连接好，保证轻质摆动杆4无摩擦自由摆动，摆动金属球3挂在摆动杆4下面的直角钩上，在水平板10上面沿长度方向铺上复写纸9。

如图1所示，把金属球拉到一定高度——较最低位置高出h，静止后放手，此时只在重力作用下，摆动金属球3和摆动杆4一起绕转动轴5自由下摆。下摆过程中，仅有重力做功，总机械能守恒。

因为摆到平衡位置时，轻质摆动杆4的动能基本上是由它原来所具有的势能转化而来，再加上摆动杆4的质量和摆动金属球3质量相比很小，所以摆动金属球3的机械能是近似守恒的。设摆动金属球3的质量为m₁、在最低点的速度是v₁，金属球7的质量为m₂，则机械能守恒定律可表示为

12m1v12=m1gh]]>

所以v1=2gh]]>

由于金属球6不动，其动量为零，所以摆动金属球3运动到最低点，和金属球7碰撞前的动量，即为系统初始动量

m1v1=m12gh]]>