[發明專利]雙單擺碰撞驗證動量守恒和動能守恒的實驗裝置

無效

• 申請號: 201210107299.1
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102663932A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 胡再國;王維果;鄒旭敏
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及物理定律的驗證實驗領域，特別是碰撞的動量守恒和動能守恒定律的驗證實驗。

背景技術

在物理實驗中，驗證碰撞的動量守恒和動能守恒采用的是氣墊導軌，通過觀察懸浮物體來回擺動判斷氣墊導軌是否水平，如果氣孔不均勻導致氣流的不均，則平衡的調節難度較大；碰撞用力較大會導致滑塊掉落地上，使滑塊變形而不能使用；氣泵也容易壞。整個實驗裝置成本高昂，維護困難。

發明內容

為克服氣墊導軌碰撞實驗裝置的不經濟和調節困難的不足，本發明采用雙單擺裝置驗證碰撞的動量守恒和動能守恒。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：單擺從高處落下，勢能逐漸轉化為動能，沿弧線運動，等擺長的單擺運動弧線相同，兩個等擺長的單擺物體在最低點相互碰撞也一定是正碰（其它位置接近于正碰）。通過單擺上附著一只彩色筆將單擺的運動軌跡在坐標紙上描出，碰撞完畢后單擺回到平衡位置，手抓住單擺不讓單擺繼續擺動。由于碰撞，導致筆跡有突變，取下坐標紙后，觀察筆跡的變化，確定靜止位置、碰撞位置相對靜止位置的高度、碰撞前各個單擺的位置高度、碰撞后各個單擺能夠到達的最高位置的高度、再測量各個單擺的質量，通過動能與勢能的相互轉化，確定各個單擺在碰撞前相對于平衡位置的勢能、碰撞時的動能（碰撞前的勢能-碰撞的勢能）、碰撞時相對于平衡位置的勢能、碰撞后的動能（根據碰撞后各個單擺能夠擺動到的最大高度確定）。由于是正碰，動能和動量可以相互轉化，根據動量和動能的數據可以驗證碰撞前后的動量守恒，驗證彈性（需要在其中一個單擺上加一個彈簧）碰撞前后的動能守恒。

本發明的有益效果是：裝置簡單，經濟；維護成本低廉；實驗思路清晰。

附圖說明

圖1是雙單擺碰撞驗證動量守恒的實驗裝置示意圖。

其中，1、支架，2、坐標紙，3、單擺，4、底座。

具體實施方式

坐標紙2通過小磁鐵豎直固定在支架的鐵皮面板上。兩個單擺固定在支架1頂部的一個矩形槽中，調節兩個單擺之間的距離和高度使兩個單擺靜止時相互接觸；底座4有三個水平調節螺釘，調節底座4水平調節螺釘，使單擺3的擺線與坐標紙2平行。

每個單擺3固定一支筆，筆尖是軟毛的，一支筆的顏色使用紅色，另一支使用藍色，單擺靜止時，筆尖接觸坐標紙并與坐標紙垂直。

拉起其中一個單擺從高處放下，顏色筆畫出其運動曲線，碰撞到另一個單擺時，另一個顏色筆畫出另一個單擺的運動曲線，碰撞完畢，單擺回到底部時手動讓單擺停下來。

測量出兩個單擺的質量，取下坐標紙，根據顏色，讀取坐標紙上每個單擺碰撞前所在的位置相對靜止位置的高度以及碰撞后所在最高點相對靜止位置的高度，根據動能和勢能的相互轉化，確定在碰撞前后的動量和動能。