气垫导轨验证动量守恒（二）

实验目的

验证两滑块相向碰撞时系统动量守恒，掌握用正负号表示动量方向的方法。

实验原理

气垫导轨水平，气膜使摩擦近似为零，系统水平方向合外力近似为零，动量守恒：m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′。规定一个方向为正，另一方向的速度取负值。滑块速度由挡光片宽度 d 和挡光时间 Δt 求得：v = d/Δt。

实验器材

• 气垫导轨与气源
• 两个滑块
• 挡光片
• 两组光电门及计时器
• 天平
• 弹性碰撞圈

实验步骤

1. 接通气源，调平导轨，装好光电门，测出两滑块质量。
2. 规定向右为正方向，把两滑块分别放在导轨两端。
3. 同时向中间推动两滑块，使它们相向运动并碰撞。
4. 记录碰撞前后各挡光片通过光电门的时间。
5. 算出各速度（注意正负号）和碰撞前后的总动量，进行比较。

实验现象与结论

碰撞前后的总动量在误差范围内相等。若两滑块质量、速度不同，碰后的运动方向也可能改变，但总动量的数值不变，说明动量守恒与碰撞的具体细节无关。

注意事项

• 先通气再放滑块，避免划伤导轨。
• 推动滑块力度适中，防止滑块冲出导轨。

常见问题

两滑块相向运动时动量怎么算？

先规定正方向，与正方向相反的速度取负值，再按 mv 求代数和。

碰后总动量为什么与碰前相同？

系统水平方向合外力近似为零，碰撞中只有内力作用，所以总动量不变。