探究物体在变力的作用下,物体所受合力的冲量与物体动量变化的关系。
由动量定理:物体所受合力的冲量等于物体动量变化, 即Ft=mv’-mv。 在轨道上用小车与力传感器的测钩碰撞,从力传感器测得的“F-t”图线上,通过对图线的积分处理得出冲量大小。用位移传感器测出小车碰前和碰后返回的位移时间图线,从而得出
小车碰前碰后得速度和动量的变化。比较小车在变力的作用下动量的变化与变力的冲量的关系是否符合动量定理
实验器材
计算机、GQY数据采集器、(力学)气垫轨道及其附件、力传感器、位移传感器及座、天平等。
实验装置图:如下图
实验准备:
使用单机运行平台软件做此实验,★ 请进行“GQY实验必备操作” ★,打开“变力的冲量”实验模板。
实验过程与数据分析:
1、将位移传感器和力传感器分别接入数据采集器的,将位移传感器的发射端放上座,固定到导轨的滑块上;把位移传感器的接受端固定到铁架台上,放在导轨一端。使发射口与接受口相对、高度一致。
2、用天平称出滑块和位移传感器发射端的总质量m(kg)。
3、把力传感器的测量头换成压力头,将力传
感器固定到导轨的上。在力传感器的压力头与滑块的一端分别放上磁铁,使两者接近时互相推斥。
4、用数据线连接传感器与采集器、电脑;接通采集器电源,打开采集器。
打开“单机运行平台”,打开“变力的冲量与动量的变化”模版,查找传感器。输入小车的总质量(本次实验为0.225kg)。
5、点按力传感器的置零按钮。
6、开启气源,打开位移传感器的电源。点击“开始”实验,随即轻推一下滑块,使滑块运动。在与力传感器的碰撞,反弹后又反向运动一段位移后,点击“结束”实验。
7、在“s-t”图线上选取碰前的一段位移线,进行预设拟合0,拟合的直线方程的一次项系
数就是碰前的速度v1。再取“s-t”图线上选
取碰后的一段位移线,进行预设拟合1,拟合的直线方程的一次项系数就是碰后的速度v2。
8、在点击一下“重新计算”按钮。系统会写入碰撞前后的动量,及动量变化值。
9、在“F-t”图线上,选取包括有碰撞力的有效区域后,选中的“积分”功能,计算出变力的冲量。与步骤8的结果比较。