CN102663932A - 双单摆碰撞验证动量守恒和动能守恒的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明双单摆碰撞验证动量守恒和动能守恒的实验装置涉及物理定律的验证实验领域，特别是碰撞的动量守恒和动能守恒定律的验证实验。在物理实验中验证碰撞的动量守恒和动能守恒采用的是气垫导轨，但平衡的调节很困难；滑块易掉落地上；气泵也容易坏。本发明技术方案是：单摆上捆绑一只彩色笔，单摆从高处落下，势能逐渐转化为动能，沿弧线运动，根据碰撞前后的位置以及碰撞后能够到达的最高位置，确定碰撞前后的动量和动能。本发明的有益效果是：装置简单，经济；维护成本低廉；实验思路清晰。
Description
技术领域
本发明涉及物理定律的验证实验领域，特别是碰撞的动量守恒和动能守恒定律的验证实验。
背景技术
在物理实验中，验证碰撞的动量守恒和动能守恒采用的是气垫导轨，通过观察悬浮物体来回摆动判断气垫导轨是否水平，如果气孔不均匀导致气流的不均，则平衡的调节难度较大；碰撞用力较大会导致滑块掉落地上，使滑块变形而不能使用；气泵也容易坏。整个实验装置成本高昂，维护困难。
发明内容
为克服气垫导轨碰撞实验装置的不经济和调节困难的不足，本发明采用双单摆装置验证碰撞的动量守恒和动能守恒。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：单摆从高处落下，势能逐渐转化为动能，沿弧线运动，等摆长的单摆运动弧线相同，两个等摆长的单摆物体在最低点相互碰撞也一定是正碰（其它位置接近于正碰）。通过单摆上附着一只彩色笔将单摆的运动轨迹在坐标纸上描出，碰撞完毕后单摆回到平衡位置，手抓住单摆不让单摆继续摆动。由于碰撞，导致笔迹有突变，取下坐标纸后，观察笔迹的变化，确定静止位置、碰撞位置相对静止位置的高度、碰撞前各个单摆的位置高度、碰撞后各个单摆能够到达的最高位置的高度、再测量各个单摆的质量，通过动能与势能的相互转化，确定各个单摆在碰撞前相对于平衡位置的势能、碰撞时的动能（碰撞前的势能-碰撞的势能）、碰撞时相对于平衡位置的势能、碰撞后的动能（根据碰撞后各个单摆能够摆动到的最大高度确定）。由于是正碰，动能和动量可以相互转化，根据动量和动能的数据可以验证碰撞前后的动量守恒，验证弹性（需要在其中一个单摆上加一个弹簧）碰撞前后的动能守恒。
本发明的有益效果是：装置简单，经济；维护成本低廉；实验思路清晰。
附图说明
图1是双单摆碰撞验证动量守恒的实验装置示意图。
其中，1、支架，2、坐标纸，3、单摆，4、底座。
具体实施方式
坐标纸2通过小磁铁竖直固定在支架的铁皮面板上。两个单摆固定在支架1顶部的一个矩形槽中，调节两个单摆之间的距离和高度使两个单摆静止时相互接触；底座4有三个水平调节螺钉，调节底座4水平调节螺钉，使单摆3的摆线与坐标纸2平行。
每个单摆3固定一支笔，笔尖是软毛的，一支笔的颜色使用红色，另一支使用蓝色，单摆静止时，笔尖接触坐标纸并与坐标纸垂直。
拉起其中一个单摆从高处放下，颜色笔画出其运动曲线，碰撞到另一个单摆时，另一个颜色笔画出另一个单摆的运动曲线，碰撞完毕，单摆回到底部时手动让单摆停下来。
测量出两个单摆的质量，取下坐标纸，根据颜色，读取坐标纸上每个单摆碰撞前所在的位置相对静止位置的高度以及碰撞后所在最高点相对静止位置的高度，根据动能和势能的相互转化，确定在碰撞前后的动量和动能。
Claims (1)
1.本发明双单摆碰撞验证动量守恒和动能守恒的实验装置由支架、坐标纸、单摆、底座组成，其特征是：两个单摆固定在支架顶部的一个矩形槽中；坐标纸竖直固定在支架上；每个单摆固定一支笔，笔尖是软毛的，一支笔的颜色使用红色，另一支使用蓝色，笔尖接触坐标纸并与坐标纸垂直；底座有三个水平调节螺钉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101072991A CN102663932A (zh) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | 双单摆碰撞验证动量守恒和动能守恒的实验装置 |
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| CN2012101072991A CN102663932A (zh) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | 双单摆碰撞验证动量守恒和动能守恒的实验装置 |
Publications (1)
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| CN102663932A true CN102663932A (zh) | 2012-09-12 |
Family
ID=46773404
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102663932A (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2370499Y (zh) * | 1999-05-07 | 2000-03-22 | 李丹 | 单摆式向心力演示器 |
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2012
- 2012-04-13 CN CN2012101072991A patent/CN102663932A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN2370499Y (zh) * | 1999-05-07 | 2000-03-22 | 李丹 | 单摆式向心力演示器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨志国: "双单摆动量守恒演示器", 《教学仪器与实验》, vol. 23, no. 8, 31 August 2007 (2007-08-31), pages 42 * |
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