气垫导轨验证动量守恒（一）

实验目的

测出滑块碰撞前后的速度，验证系统碰撞前后总动量守恒。

实验原理

导轨水平且气膜使摩擦近似为零，两滑块组成的系统在水平方向合外力近似为零，动量守恒：m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′。滑块上装有宽度为 d 的挡光片，通过光电门的时间为 Δt，则速度 v = d/Δt。

实验器材

• 气垫导轨与气源
• 两个滑块
• 挡光片
• 光电门及数字计时器
• 天平
• 弹性碰撞圈或缓冲装置

实验步骤

1. 接通气源，调节导轨水平，直到滑块放上后能静止或匀速运动。
2. 用天平测出两滑块（含挡光片）的质量，并装好光电门。
3. 把被碰滑块静止放在两光电门之间，规定运动方向为正方向。
4. 推动另一滑块与之碰撞，记录各挡光片通过光电门的时间。
5. 用 v = d/Δt 算出碰前、碰后各速度，计算总动量并比较。

实验现象与结论

在误差允许的范围内，碰撞前后两滑块的总动量相等，即 m1v1 = m1v1′ + m2v2′。数据略有差别，主要来自导轨未完全调平、气膜阻力和测量误差。

注意事项

• 先通气再放滑块，实验结束先取下滑块再关气源。
• 不要用手或硬物划碰导轨表面。

常见问题

为什么要先调平气垫导轨？

导轨不水平，重力沿导轨有分力，系统合外力不为零，动量就不守恒。

滑块的速度怎么测出来？

测出挡光片宽度 d 和通过光电门的时间 Δt，用 v = d/Δt 求平均速度近似瞬时速度。