验证角动量守恒定律的简易实验

验证角动量守恒定律的简易实验

验证角动量守恒定律的简易实验张昆实

朱

江

荆州师专物理系在大学物理实验教学中,

,

有关角动量守,

动的刚体其支架系借用刚体转动实验仪将,

恒定律的定量验证实验方案不多见我们利用一般实验室都具备的气垫导轨等设备

原仪器的上

、

下轴承换成自制的有。

。

凹锥、

加

面的黄铜轴承

转动刚体由一匀质细钢棒’

上自制的简单配件定律。

,

定量验证了角动量守恒

滑轮盘及转轴联成一体组成的钻头柄部两端磨削成

转轴系用直径

锥面制成,

支架上装有自制的光电门一如图所示两个光电门,,、

调整支架的位

实验装里

置及底脚螺钉

,

使刚体转轴沿铅直方向

并

在水平的气垫导轨中部装置

使棒无挡光片的一端在垂直于气轨时与滑块端面的中心线对齐且与滑块端面的弹性圈等

在导轨一侧放置一个可自由转一

高度光电门光电门

。

光电计时采用双通道数字毫秒计测量三个光电门的挡光时间’

,

分别

巨二一

称,

’

‘

‘

了乙

二

、

实验原理

阶

滑块在水平的气垫导轨上作匀速直线运动,

滑块对二

二

轴具有角动量

。讨

碰撞前刚当滑块运动

体沿止,

轴处于静平衡且棒垂直于气垫导轨静二

刚体对、

轴的角动量为零,

与钢棒弹性碰撞时

刚体与滑块同时受到大二

小相等

方向相反的冲量矩对,

轴而言

,

滑块与刚体对轴的角动量同时发生变化若

不计微小的转动酬察体所组成的系统对小滑轮一上牙之尹

则碰撞前后滑块和刚。

轴的角动量守恒。,、

即有

巾、〕一划月日洛

二

式中仓叭

为滑块质量

分别为滑块碰,

撞前后的运动速度距离

为转轴中心到棒端的。为

为刚体的转动惯量

刚体碰后

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丑找卫

转动的角速度

互一玉

式中

了

为转轴中心到光电门物理实验

中心的距高第卷第期

验证角动量守恒定律的简易实验

棒转动的线速度,,

△

的时间由

。

五不,

、

两式可知。

,

通过质量,

、

长

△

为挡光距离测出、

△忿

,

为挡光时问

度和时间等基本物理量的测量证角动量守恒定律

即可定量验

可由光电门由

式可得三、

实验结果,

疏丽式即为验证角动量守恒定律的实

仔细调平气轨△才

让滑块从左向右运动,、

用毫秒计记录三个光电门的

挡光时间△和△,

验公式

。

刚点的转动惯量,一

可利用刚体上的‘

由

、

两式验证角。

绕线滑轮和小滑轮架测定其实验公式为切

动量守恒定律

。

表

是各物理量的实验数式

—式中。。

下

据

。

表

是测量转动惯量的一组时间数据,

八

—,

将有关数据代入量表给出了

可得刚体转动惯

为细尼龙线上悬挂的祛码质最,

及系数。

加

,

为重力加速度径,

犷

为刚体上滑轮的绕线半距离所用表

组验证角动量守恒

才为祛码

由一固定高度下落

定律的实验数据及处理结果

各物理量的实验数据了扭。

沉。。

。

一

,

△

。

。

表次‘

珐码”

。

下落距离所用时间

数

】,

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平

均

…,

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表,,

角动量守恒定律的实验验证,

。

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…

少

‘

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。

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一

本实验方案原理。

转动角速度较大应将棒挡住制动

棒带挡光片的一端会很快,

简明

,

实验误差小。

,

且重复稳定性好,

转过去干扰滑块的运动。

故当棒被碰挡光后

在实验中有两点要注意

气垫导轨要仔细调水平如图所示,

且三个光参考文献林抒出版社,,

电门的位置应调整得使各次挡光尽量接近碰

撞时刻影响

,

以尽量减小摩擦阻力的

龚镇雄

。

普通物理实验

。

人民教育

因滑块碰后会减速

,

同时钢棒碰后

年

月

日收稿

物理实验

卷第

期

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