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学
物
理
实
验
学院:文理基础学院
成员:
班级: 13工6
实验名称:牛顿摆实验
实验目的:研究能量守恒与动量守恒
实验器材:短木棍数根,细绳,玻璃球5个,胶水,剪刀
实验装置:
牛顿摆实验最早就是由法国物理学家伊丹·马略特(Edme Mariotte) 提出由简单的五个质量相同的小球,用悬线固定于支架上而成。又叫:牛顿摆球、动量守恒摆球、永动球、物理撞球、碰碰球等。
实验过程:
当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球,最左边的球将被弹出,并仅有最左边的球被弹出。当然此过程也就是可逆的,当摆动最左侧的球撞击其它球时,最右侧的球会被弹出。当最右侧的两个球同时摆动并撞击其她球时,最左侧的两个球会被弹出。同理相反方向同样可行,并适用于更多的球,三个,四个,五个……。
实验原理:
装置最左边的球得到动量并通过碰撞传递到右侧并排悬挂的球上,动量在四个球中向右传递。当最右面的球无法将动量继续传递的时候,被弹出。这就是一系列弹性碰撞,其中并包含非弹性碰撞与动量。由于在碰撞中不存在其它力的影响,左侧球的动量必须传递给右侧静止的球。右侧的球被碰撞后具有相同的动量。被碰撞的球都具有向右的速度并有向右移动的趋势,称作动量守恒。碰撞前后的能量必须一致,此处忽略球的振动运动。
实验改进;
牛顿摆实验作为一个简单而且经典的研究动量以及能量守恒定律的实验,一直沿用至今,实验的特点在于其实验器材简单,易于制作,准备制作条件相对简单。并且实验现象明显易于观察,有利于实验者更好的了解动量以及能量守恒的规律。但就是实验的不足之处在于该实验不能很好的的用数据更加清晰的表达出动量以及能量守恒的关系,所以可以在对实验装置做出一定的改进,在不影响实验便捷性的条件下加装一定的测量装置来测出一些列数据,以用数据来反应实验的情况,第二实验存在着较大的误差,例如空气阻力,以及风力,以及摆球的震动的能量损耗,影响实验的最终数据。所以可以改进实验用球,或改进实验环境以尽可能减小就是实验可能的误差。
制作注意事项:
1:由能量守恒可知我们必须保证五个摆球的质量,大小,以及所使用的材料相同,否则无法达到预期的实验效果。
2:保证五个小球的悬挂高度,以及悬挂角度,以及小球的着力点必须相同,以保证在撞击就是尽可能的减少误差,以便达到预期的实验效果。
3:所制作的装置的外框架务必保证稳定,以便防止在小球撞击时由于外框架的晃动而产生的实验误差。
制作过程:
1:先通过书本以及网络查阅相关资料,充分了解有关牛顿摆实验的,实验目的,实验原理,实验步骤,以及实验的注意事项。通过小组成员的相互讨论,交流加深对于牛顿摆实验的理解,同时确定本组制作的方案,以及明确分工安排。并开始准备实验所需的相关器材。
2:将别将事先准备好短木棍打磨光滑,以保证装置的稳定性
3:将打磨光滑的木棍通过胶水粘连成正方体的框架结构,为保证装置的耐久性与稳定性,在每次粘连就是都就是木料之间充分的结合,使得粘连更加的牢固。
4:在框架最顶端的2根木棍上分别用直尺等间距的做出标注,以保证绳子绑定点的正确,从而使得小球能够恰好在装置中。
5:剪出同样长度的5根细绳,以保证小球的高度相同,使细绳穿过小球分系在正方体顶部有对应标注的木棍上,并适度调整就是五个小球处于同一个平面上。
6:对装置做出整体的调整与检查。
总结:
在制作牛顿摆装置的过程中出现了很多问题。比如:制作出来的牛顿摆在拉动第一个小球形成撞击时其她几个都会产生晃动,或者当拉动2个小球就是整个装置无法产生预期效果。或者当更多的时候就是小球发生不规则的晃动。总之会出现一系列的各种问题,但就是通过我们不断的寻找原因,查阅资料以及我们之间的相互讨论,这一系列的问题最终都得以解决。我们所做的牛顿摆实验装置虽然相对于其她实验来说相对简单,但就是装置的每一个零件都就是由我们自己制作,每一个连接都由我们亲手粘连,每一个细节都就是我们自己去调试,每一个问题都就是我们尽心去解决。这一套装置倾注了我们全组的心血。整个制作过程对我们的动手能力有了很大的锻炼,加深了我们对于物理实验的理解。但就是她也存在着许多的不足不如:外观不够美观,结构太过脆弱等问题。我相信在以后的实验我么能够更好的驾驭实验,刚好的完成作品。
文理基础学院
13工6
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/d5095a03185f312b3169a45177232f60ddcce7ba.html
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