(1)质量的测量:用天平测量质量.
(2)速度的测量:由于两小球下落的高度相同,所以它们的飞行时间相等.如果用小球的飞行时间作时间单位,那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度.因此,只需测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1,以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s′1和s′2.若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s′1+m2s′2相等,就验证了两个小球碰撞前后的不变量.
(3)让小球从斜槽的不同高度处开始滚动,进行多次实验.
三、实验步骤
不论哪种方案,实验过程均可按实验方案合理安排,参考步骤如下:
1.用天平测出相关质量.
2.安装实验装置.
3.使物体发生一维碰撞,测量或读出相关物理量,计算相关速度.
4.改变碰撞条件,重复实验.
5.通过数据分析处理,找出碰撞中的不变量.
6.整理器材,结束实验.
四、数据处理与误差分析
1.实验数据的处理
为了探究碰撞中的不变量,将实验中测得的物理量填入如下表格,然后探究不变量.
碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 速度 v1 v2 v′1 v′2 mv m1v1+m2v2 m1v′1+m2v′2 mv2 m1v+m2v m1v′+m2v′ + + 从表中所列的三个关系中,找出碰撞前和碰撞后守恒的量.
2.实验结论
经过验证后可知,在误差允许的范围内,碰撞前后不变的量是物体的质量与速度乘积之和,即