利用斜槽实现两小球的一维碰撞,如图甲、乙所示。让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来,与放在斜槽前边小支柱上的另一质量较小的球发生碰撞,之后两小球都做平抛运动。
(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为时间单位,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s1′和s2′。若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s1′+m2s2′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、实验器材
方案一:
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。
方案二:
带细线的小球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
方案三:
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、细线、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥。
方案四:
斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、螺旋测微器、圆规。
四、实验步骤
不论采用哪种方案,实验过程均可按实验方案合理安排,参考步骤如下:
1.用天平测量两物体的质量m1、m2,填入预先设计好的表格中。
2.安装实验装置。
3.使物体发生碰撞。
4.测量或读出相关物理量,计算有关速度,填入预先设计好的表格中。
5.改变碰撞条件,重复步骤3、4。