动量方程实验

动量方程验证实验

一、实验目的

1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。

2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。

二、实验原理

应用力矩平衡原理如图一所示：求射流对平板和曲面板的冲击力。力矩平衡方程：1GL FL =，L

GL F 1=

式中：射流作用力?F ；作用力力臂?L ；

砝码重量?G ；砝码力臂?1L 。

图一力矩平衡原理示意图

恒定总流的动量方程为)(1,

12,2V V Q F ααρ?=Σ

若令1,1,

2==αα，且只考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲面

的作用力公式为：)cos 1(αρ?=QV F

式中：管嘴的流量?Q ；管嘴流速?V ；?α射流射向平板或曲面板后的偏转角度。

。90=α时，QV F ρ=平。：

平F 水流对平板的冲击力

。135=α时，平。F QV QV F 707.1707.1)135cos 1(==?=ρρ 。180=α时，平F QV QV F 22)180cos 1(==?=ρρ

三、实验设备

实验设备及各部分名称见图二，实验中配有。90=α平面板和。135=α及

。180=α的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。

四、实验步骤

1、记录管嘴直径和作用力力臂。

2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态(杠杆支点上的气泡居中)

3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平

图二动量原理实验仪

板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。记录砝码质量和力臂1L 。

4、用体积法测量流量Q 用以计算理F 。

5、将平面板更换为曲面板)180135(。。及==αα，测量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。

6、关闭抽水机，将水箱中水排空，砝码从杠杆上取下，结束实验。

五、注意事项

1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。

2、测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。

3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。

六、实验成果及要求

1、有关常数。

喷管直径d= cm ，作用力力臂L = cm ，实验装置台号： 2、记录及计算（见表一）。表一：计录及计算表

测次

体积 cm 3

时间 s

流量 cm 3/s

平均流量 cm 3/s

流速 cm/s

冲击板角度α

砝码重量 N ×10-5

力臂L 1

cm 实测冲

击力 F 实 N ×10-5

理论计算冲击力F 理 N ×10-5

3、成果分析：将实测的水流对板的冲击力与由动量方程计算出的水流对板

的冲击力进行比较，计算出其相对误差，并分析产生误差的原因。

七、思考题

1、与实F 理F 有差异，除实验误差外还有什么原因？

2、实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？

动量方程仪实验指导书

动量方程一、实验目的：通过以下两种方法验证恒定总流的动量方程 1、射流对水箱的反作用； 2、射流对平板的作用力。二、实验装置如图一：图一：实验装置简图 1.实验水箱 2.控制阀门 3.高位水孔 4.低位水孔 5.砝码 6.转动轴承 7.挡板 8.固定插销 9.水平仪 10.喷嘴 11.水泵 12.水箱 13.挡水板 14.实验台支架 15.平衡砣 16.测力砝码 17.力臂 18.平板转轴 19.水箱转轴三、实验原理： 1、射流对水箱的反作用力 19 18 19

1）原理理论方法：应用动量定律先求水箱对射流的作用力F 以水箱水面Ⅰ—Ⅰ，出口断面Ⅱ—Ⅱ及箱壁为控制面，对X 轴列动量方程： 21()X x x F F Q V V ρ==-∑ 式中：F —水箱对水流的水平方向作用力，与射流速度方向相同； ρ—水的密度； Q —射流出口流量； 1x V —水箱水面的平均流速在X 轴的投影，取0； 2x V —出口断面的平均流速在X 轴的投影。则射流对水箱的反作用力F ' 大小为ρQV （理论值），与射流速度方向相反。上式中：L —射流出口中心至转轴的垂直距离； Q —射流流量； V —射流出口断面的平均流速。实验方法：首先移动游码使之归零，记游码重量为G 0，至转轴距离为S 0；再移动重锤，使水平仪水平，记重锤重量Gz ，至转轴距离为Sz ；由于重锤重量较大，如仅靠移动重锤位置调平衡有困难，可通过在游码挂钩上悬挂砝码以达到平衡（微调），设所加砝码重量为G 1，至转轴距离为S 0；设水箱中水体的重量为Gx ，水体重心至转轴为Sx 。此状态可称为初始平衡，上述所有力产生的力矩对转轴合力矩为零，故有 0010x x z z G S G S G S G S ?=?+?+? （1）保持重锤位置不动，使水箱发生射流后，合适的砝码挂在游码挂钩上，移动游码，使水平仪再次水平，记悬挂砝码重量为G 2，此时射流状态砝码的位置S ，设射流对水箱的作用力为F '，力作用点沿射流中轴线，距转轴距离为L ，其它量均保持不变，此状态可称为射流平衡，故有 02x x z z G S F L G S G S G S '?+?=?+?+? （2）（2）—（1），可得 002 10 ()F L G S S G S G S '=-+?-

高中物理-动量守恒定律及其应用(实验)教案

高中物理-动量守恒定律及其应用(实验)教案【学习目标】 1．知道动量与冲量的概念,理解动量定理与动量守恒定律． 2．会用动量定理与动量守恒定律解决实际应用问题． 3．明确探究碰撞中的不变量的基本思路．【要点导学】 1．冲量与动量的概念理解． 2．运用动量定理研究对象与过程的选择． 3．动量守恒定律的适用条件、表达式及解题步骤． 4．弹性碰撞和非弹性碰撞（1）弹性碰撞：___________________________________ （2）非弹性碰撞：____________________________________ （3）在光滑水平面上,质量为m 1的小球以速度v 1与质量为m 2的静止小球发生弹性正碰,根据动量守恒和机械能守恒,碰后两个小球的速度分别为： v 1’=_____________v 2’=_____________。【典型例题】类型一冲量与动量定理【例1】质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间1t 到达沙坑表面,又经过时间2t 停在沙坑里。求：（1）沙对小球的平均阻力F ；（2）小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I 的大小．类型二动量守恒定律及守恒条件判断【例2】把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出一颗子弹时,关于枪、弹、车,下列说法正确的是（） A ．枪和弹组成的系统,动量守恒 B ．枪和车组成的系统,动量守恒 C ．三者组成的系统,因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量变化很小,可以忽略不计,故系统动量近似守恒 D ．三者组成的系统,动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合力为零【变式训练1】如图A 、B 两物体的质量之比m A ∶m B ＝3∶2,原来静止在平板小车C 上,A 、B 间有一根被压缩了的弹簧,A 、B 与平板车上表面间的滚动摩擦系数相同,地面光滑,当弹簧突然释放后, 则（） A ．A 、B 组成的系统动量守恒 B ．A 、B 、 C 组成的系统动量守恒 C ．小车向左运动 D ．小车向右运动类型三动量守恒与能量守恒的综合应用【例3】在静止的湖面上有一质量为M=100kg 的小船,船上站一个质量为m=50kg 的人。船长6米, A B C

流体力学动量定实验

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动量定理实验一、概述动量定理指出：流体微团动量的变化率等于作用在该微团上所有外力的矢量和。即某控制体内的动量在时间dt内的增量等于作用在控制体上所有外力在dt时间内的总冲量。水射流冲击平板和内半球是用来验证动量定理的一个很好实例，本实验仪则采用水射流冲击平板通过称重系统测出冲击力。二、实验目的： 1．测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 2．测定动量修正系数，以实验分析射流出射角度与动量力的相关性 3．将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。三、设备性能与主要技术参数 1、该实验装置主要由：流量计、水泵、实验水箱、管嘴、蓄水箱和平衡秤等组成。 2、流量计采用LZS-15（60-600）L/h。 3、水泵为增压泵，最高扬程：10m，最大流量：10L/min，转速2800r/min，输入功率90W。 4、量器为平衡杆秤，上面刻度每小各格为2mm,称上平衡游码为150g。 5、实验水箱由有机玻璃制成，顶部装有称重装置，内部则有实验平板与管嘴，其中管嘴距平板距离为40mm，管嘴的内径为9mm。 6、蓄水箱由PVC板焊制而成。容积：35L。四、实验原理 1、本实验装置给出计量杠杆为平衡杆称。 2、计算每个状态下的体积流量和质量流量体积流量QV通过转子流量计直接得出读数，质量流量QM＝ρW·QV其中水的密度ρW可根据水温查得。 3、计算每个状态下水射流冲击模型的当地速度u。由公式u0=Qv/A0 (m/s)计算管嘴出口处的水流速度，其中A0为喷嘴出口截面积（m2）。在地心引力的作用下，水射流离开喷嘴后要减速，当水流射到模板上时，当地

1 实验：验证动量守恒定律

一、多选题二、实验题【优教学】专题1 实验：验证动量守恒定律相似题纠错收藏详情加入试卷 1. 在“碰撞中的动量守恒实验”中，实验必须满足的条件是（） A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端的切线必须水平 C．入射小球每次都要从同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间，入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行 2. 某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们平滑连接，O点为铅垂线所指的位置.实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹，重复10次，然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次。实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N、P . （1）在此实验中，球1的质量为m1，球2的质量为m，需满足m1__________m2（填“大于”“小于”或“等于”）. （2）在该实验中，应选用的器材是下列器材中的__________. A．天平B．游标

卡尺多 C．刻度尺D．两个大小相同的钢球 E．大小相同的钢球和硬橡胶球各1个（3）被碰球2飞行的水平距离由图中线段表_____________表示. （4）若实验结果满足________，就可以验证碰撞过程中动量守恒. 3. 在“探究碰撞中的不变量”实验中常会用到气垫导轨，导轨与滑块之间形成空气垫，使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦．现在有滑块A、B和带竖直挡板C、D的气垫导轨，用它们探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计）．采用的实验步骤如下： a．用天平分别测出滑块A、B 的质量、； b．调整气垫导轨使之水平； c．在A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上； d．用刻度尺测出A的左端至挡板C 的距离； e．按下电钮放开卡销，同时开始计时，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时结束计时，记下A、B分别到达C、D 的运动时间和．（1）实验中还应测量的物理量及其符号是____________．（2）若取A滑块的运动方向为正方向，则放开卡销前，A、B两滑块质量与速度乘积之和为________；A、B两滑块与弹簧分离后，质量与速度乘积之和为________．若这两个和相等，则表示探究到了“碰撞中的不变量”．（3）实际实验中，弹簧作用前后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，可能产生误差的原因有_______． A．气垫导轨不完全水平 B．滑块A、B的质量不完全相等 C．滑块与导轨间的摩擦力不真正为零 D．质量、距离、时间等数据的测量有误差

大学物理仿真实验报告——碰撞与动量守恒

大学物理仿真实验实验报告碰撞和动量守恒班级：信息1401 姓名：龚顺学号：201401010127 【实验目的】： 1 了解气垫导轨的原理，会使用气垫导轨和数字毫秒计进行试验。 2 进一步加深对动量守恒定律的理解，理解动能守恒和动量守恒的守恒条件。【实验原理】当一个系统所受和外力为零时，系统的总动量守恒，即有若参加对心碰撞的两个物体的质量分别为m1和m2 ，碰撞前后的速度分别为V10、V20和V1 、V2。 1，完全弹性碰撞在完全弹性碰撞中，动量和能量均守恒，故有：取V20=0，联立以上两式有：动量损失率：动能损失率： 2，完全非弹性碰撞碰撞后两物体粘在一起，具有相同的速度，即有：仍然取V20=0，则有：动能损失率：

动量损失率： 3，一般非弹性碰撞中一般非弹性碰撞中，两物体在碰撞后，系统有部分动能损失，定义恢复系数：两物体碰撞后的分离速度比两物体碰撞前的接近速度即恢复系数。当V20=0时有： e的大小取决于碰撞物体的材料，其值在0~1之间。它的大小决定了动能损失的大小。当e=1时，为完全弹性碰撞；e=0时，为完全非弹性碰撞；0

自循环动量定律实验

JK-DL 自循环动量定理实验装置指导说明书目录一、实验目的 (1) 二、实验外形图 (1) 三、实验原理 (3) 四、实验方法与步骤 (3) 五、实验成果及要求 (4) 六、实验分析与讨论 (4)

湘潭金凯化工装备技术有限公司

JK-DL 自循环动量定律实验指导说明书一、实验目的： 1．验证不可压缩流体恒定流的动量方程； 2．通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握液体动力学的动量守恒定理； 3．了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。二、实验外形图：本实验的装置如下图所示。自循环供水装置由离心式水泵和蓄水箱组合而成。水泵的开启、

流量大小的调节均由阀门控制。水流经供水管供给恒压水箱，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板。抗冲平板在射流冲力和测压管中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h 可由测压管测得，由此可求得射流的冲击，即动量力F。冲击后的弃水经集水箱汇集后，再经上回水管流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理物动磨擦减阻技术。工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管a向测压管内加水。当射流冲击大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽c关小，水流外溢减少，使测压管内水位升高，水压力增大。反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测管内水位降低，水压力减小。在恒定射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上，过a流进压管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静磨擦力。为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱面度的±5‰(约0.5-1mm)，活塞在旋转下亦能有效地克服动磨擦力

流体力学动量定理实验

动量方程验证实验

实验六动量方程验证实验一、实验目的 1、验证不可压缩流体恒定流的动量方程；进一步理解动量方程的物理意义。 2、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研究，进一步掌握流体动力学的动量守恒特性； 3、了解活塞式动量方程实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。二、实验原理 1、设备工作原理自循环供水装置1由离心式水泵和蓄水箱组合而成。开启水泵和流量大小的调节由流量调节开关3控制。水流经供水管供给恒压水箱。工作水流经管嘴6形成射流，射流冲击到带活塞和翼片的抗冲平板9上，并以与入射角成90°的方向离开抗冲平板。带活塞的抗冲平板在射流冲击力和测压管8中的静水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h c可由测压管8测知，由此可求得射流的冲击力，即动量力F。冲击后落下的水经集水箱7汇集后，再经排水管10流出，在出口用体积法或称重法测流量。水流经接水器和回水管流回蓄水箱。为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡以及减小摩擦阻力对活塞的作用，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，具有如下结构：图6-1 图6-2 带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如图5-1所示，该图是活塞退出活塞套时的分部件示意图。活塞中心设有一细导水管a,进口端位于平板中心，出口端转向90°向下伸出活塞头部。在平板上设有翼片b，活塞套上设有窄槽c。工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管a向测压管内加水。当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽c关小，水流外溢减少，使测压管内水位上升，水压力增大。反之，活塞外移，窄槽开大，水流外溢增多，测压管内水位降低，水压力减小。在恒定射流冲击下，经过短时间的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出，窄槽部分开启的位置上，过a流进测压管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在沿轴向滑移时的静摩擦力。为验证本装置的灵敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的±5‰(约0.5～1 mm)，活塞在旋转下亦能有效地克服动摩擦力而作轴向位移，开大或减小窄槽c，使过高的水位降低或过低的水位提高，恢复到原来的平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达0.5%，亦即活塞轴向动摩擦力不足总动量力的5‰。

专地的题目：弹性碰撞、非弹性碰撞动量守恒定律实验

专题：弹性碰撞、非弹性碰撞实验:探究动量守恒定律学习目标： 1、了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。 2、会用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。 3、了解探究动量守恒定律的三种方法。学习过程：系统不受外力，或者所受的外力为零，某些情况下系统受外力，但外力远小于内力时均可以认为系统的动量守恒，应用动量守恒定律时请大家注意速度的方向问题，最好能画出实际的情境图协助解题。请规范解下列问题。一、弹性碰撞、非弹性碰撞：实例分析1:在气垫导轨上，一个质量为2kg的滑块A以1m/s的速度与另一个质量为1kg、速度为4m/s并沿相反方向运动的滑块B迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起，求： (1)碰撞后两滑块的速度的大小和方向？系统的动能减少了多少？转化为什么能量？ ⑵若碰撞后系统的总动能没有变化，则碰撞后两滑块的速度的大小和方向? 问题一：什么叫做弹性碰撞？什么叫做非弹性碰撞？什么叫做完全非弹性碰撞？碰撞过程中

会不会出现动能变多的情形？

实例分析2 :如图，光滑的水平面上，两球质量均为m，甲球与一轻弹簧相连，静止不动, 乙球以速度v撞击弹簧，经过一段时间和弹簧分开，弹簧恢复原长，求: (1 )撞击后甲、乙两球相距最近时两球球的速度的大小和方向? (2 )弹簧的弹性势能最大为多少？ (3)乙球和弹簧分开后甲、乙两球的速度的大小和方向？思考与讨论：假设物体m i以速度v i与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，求碰撞后两物体的速度V3、V4，并讨论m i=m 2; m 1》m2; m 1《m2时的实际情形。

二、探究动量守恒的实验：问题二（P4参考案例一）如何探究系统动量是否守恒（弹性碰撞、分开模型、完全非弹性碰撞）？问题三（P5参考案例二）：某同学采用如图所示的装置进行实验. 把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起.实验过程中除了要测量A球被拉起的角度i，及它们碰后摆起的最大角度还需测量哪些 2之外, 物理量（写出物理量的名称和符号）才能验证碰撞中的动量守恒.用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式. 问题四（P5参考案例三）：水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是0.6 kg和0.2 kg.A 车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示?根据这些数据，请通过计算猜想：对于两小车组成的系统，什么物理量在碰撞前后是相等的?

动量守恒定律及应用(包括验证动量守恒的实验)

动量守恒定律及其应用复习教案 (实验：验证动量守恒定律) 一、动量 1．定义：物体的质量与速度的乘积． 2．表达式：p＝□01____，单位kg·m/s. 3．动量的性质 (1)矢量性：方向与□02______速度方向相同． (2)瞬时性：动量是描述物体运动状态的量，是针对某一时刻而言的． (3)相对性：大小与参考系的选取有关，通常情况是指相对地面的动量．4．动量、动能、动量的变化量的关系 (1)动量的变化量：Δp＝p′－p. (2)动能和动量的关系：E k＝p2 2m . 二、动量守恒定律 1．守恒条件 (1)理想守恒：系统□03______________外力或所受外力的合力为□04______，则系统动量守恒． (2)近似守恒：系统受到的合力不为零，但当□05______远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒． (3)分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量守恒． 2．动量守恒定律的表达式： m1v1＋m2v2＝□06__________或Δp1＝－Δp2. 三、碰撞 1．碰撞

物体间的相互作用持续时间□07________，而物体间相互作用力□08______的现象． 2．特点在碰撞现象中，一般都满足内力□09________外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒．3．分类 ,1－1.下列说法正确的是( ) A．速度大的物体，它的动量一定也大 B．动量大的物体，它的速度一定也大 C．只要物体的运动速度大小不变，物体的动量也保持不变 D．物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大 1－2.(2014·广州调研)两个质量不同的物体，如果它们的( ) A．动能相等，则质量大的动量大 B．动能相等，则动量大小也相等 C．动量大小相等，则质量大的动能小 D．动量大小相等，则动能也相等 2－1.把一支弹簧枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是( ) A．枪和弹组成的系统动量守恒 B．枪和车组成的系统动量守恒 C．枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，可以忽略不计，故二者组成的系统动量近似守恒D．枪、弹、车三者组成的系统动量守恒 2－2.如图所示，放在光滑水平面上的两物体，它们之间有一个被压缩的轻质弹簧，用细线把它们拴住．已知两物体质量之比为m1∶m2＝2∶1，把细线烧断后，两物体被弹开，速

02 能量与动量方程.

§3 恒定总流伯努利方程综合性实验 3.1 实验目的和要求 1.通过定性分析实验，提高对动水力学诸多水力现象的实验分析能力； 2.通过定量测量实验，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性，验证流体恒定总流的伯努利方程，掌握测压管水头线的实验测量技能与绘制方法； 3.通过设计性实验，训练理论分析与实验研究相结合的科研能力。 3.2 实验装置 1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图3.1所示。图3.1 伯努利方程综合性实验装置图 1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 3. 溢流板 5. 稳水孔板 6. 恒压水箱 7. 实验管道 8. 测压点①~○19 9. 弯针毕托管10. 测压计 11. 滑动测量尺12. 测压管①~○1913. 实验流量调节阀13.回水漏斗 2．装置说明 (1) 流量测量——称重法或量体积法

称重法或量体积法是在某一固定的时段内，计量流过水流的重量或体积，进而得出单位时间内流过的流体量，是依据流量定义的测量方法。本实验及后述各实验的测流量方法常用称重法或量体积法，用秒表计时，用电子称称重，小流量时，也可用量筒测量流体体积。为保证测量精度，一般要求计时大于15~20秒。 (2) 测流速——弯针管毕托管弯针管毕托管用于测量管道内的点流速，原理见第2章2.3.3。为减小对流场的干扰，本装置中的弯针直径为φ1.6?1.2 mm （外径?内径）。实验表明只要开孔的切平面与来流方向垂直，弯针管毕托管的弯角从90?~180?均不影响测流速精度，如图3.2所示。 (3) 本仪器测压点有两种： 1) 毕托管测压点，图3.1中标号为①、⑥、⑧、○12、○14、○16、○18（后述加*表示），与测压计的测压管连接后，用以测量毕托管探头对准点的总水头值，近似替代所在断面的平均总水头值，可用于定性分析，但不能用于定量计算； 2) 普通测压点，图3.1中标号为②、③、④、⑤、⑦、⑨、⑩、○11、○13、○15、 ○ 17、○19，与测压计的测压管连接后，用以测量相应测点的测压管水头值。 (4) 测点⑥*、⑦所在喉管段直径为d 2，测点○16*、○17所在扩管段直径为d 3，其余直径均为d 1。 3．基本操作方法（1）测压管与连通管排气。打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，全开阀13，将实验管道7中气体完全排尽，再检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。（2）恒定流操作。全开调速器，此时水箱保持溢流，阀门13开度不变情况下，实验管道出流为恒定流。 u u 90~180 图3.2 弯针管毕托管类型

动量定律测试实验(发学生)

动量定律验证实验实验报告班级：__________ 学号：__________ 姓名：__________

一、实验目的 1、通过测定射流对平板的冲击作用力，验证定常流动的动量方程式。 2、了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。二、实验装置与原理 1、实验功能本试验台是一个验证性实验设备，即通过射流的反应作用力验证动量定律。在实验过程中除能实测到一定的实验现象还可定量的测定参数，并记录数据，通过公式运算来验证。本产品的具体教学实验可完成： 1）、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 2）、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。通过以上的实验得到一些的测量数据，并可以此来验证恒定流动量方程，由此学生或直观确切的了解该实验的现象从而更好的理解动量定律。 2、实验装置实验装置简图如图所示力臂尺设备配置：恒稳水箱、蓄水箱、防腐水泵、自循环防腐蚀管道系统、阀门构配件、实验管嘴、平衡杠杆、平衡砝码、平衡锤、支点、实验计量水箱、实验平板组件、实验曲面板组件、实验桌等。

3、实验原理（1）、求水流对平板的作用力如图所示的水平方向射流，其平均速度为v ，流量为Q ，垂直射向平板。求水流对平板的作用力。取1-1(喷嘴出口)与2-2（平板）过流断面之间的流体为控制体，列出在水平方向（x 方向）的动量方程式为： )(1122x x x V V Q F ββρ-= (1) 式中：F x — 平板对水流的作用力。 ρ — 水的密度ρ=1000（㎏/m 3）； Q — 流量（m/s 3）； β1、β2 — 动量修正系数； υ1x — 喷嘴出口平均流速在水平方向投影v v x =1（m/s ）； υ2x — 2-2控制面平均流速在水平方向投影υ2x =0；若取动量修正系数β1=β2=1，则（1）式为 x x QV F 1ρ-= …… （2）因为，水流对平板的作用力x R 与x F 大小相等，方向相反。因此，平板所受的作用力 QV QV F R x x x ρρ==-=1 (3) （2）、验证动量定理根据平衡力矩原理验证动量定理。在没有水击冲力对平板作用力的情况下（即为初始状态），调节平衡锤和平衡砝码，使得平衡杠杆处于平衡状态，平衡砝码到转轴的距离为L 1；打开水泵，使得水流通过喷嘴冲击平板，对平板有一定的作用力，调节平衡砝码，使得平衡杠杆在此条件下保持平衡，此时测得平衡砝码到转轴的距离为L 2，冲击点到转轴的垂直距离为h 。初始状态下：杠杆平衡，其对转轴取矩，得力矩为： 11mgL M = 有水流冲击的状态下：水流对平板的作用力为x R ，其对转轴取矩，得力矩： Qvh h R M x ρ==0 有水流冲击的状态下：平衡砝码到转轴的力矩M 2: 22mgL M = 如果使201M M M =+，则说明测试得出的水对平板的作用力x R 是正确的。但是由于对力臂测试的误差以及仪器本身带来的误差，会导致201M M M ≠+，只要误差在20%以内就认为其是正确的。三、实验步骤 1、调节平衡锤和平衡砝码，使得平衡杠杆处于平衡状态，平衡砝码到转轴

验证动量守恒定律实验

物理一轮复习学案第六周（10.8—10.14）第四课时验证动量守恒定律实验【考纲解读】 1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小. 2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒．【重点难点】验证动量守恒定律【知识结构】一、验证动量守恒定律实验方案 1．方案一实验器材：滑块（带遮光片，2个）、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。实验情境：弹性碰撞（弹簧片、弹性碰撞架）；完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。 2．方案二实验器材：带细线的摆球（摆球相同，两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。实验情境：弹性碰撞，等质量两球对心正碰发生速度交换。 3．方案三实验器材：小车（2个）、长木板（含垫木）、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。实验情境：完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。 4．方案四实验器材：小球（2个）、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。实验情境：一般碰撞或近似的弹性碰撞。 5．不同方案的主要区别在于测速度的方法不同：①光电门（或速度传感器）；②测摆角（机械能守恒）；③打点计时器和纸带；④平抛法。还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置，从而分析速度。二、验证动量守恒定律实验（方案四）注意事项 1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。否则入射球撞击被碰球后会被弹回。 2．入射球和被碰球应半径相等，或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上，碰后瞬间的速度不水平。 3．斜槽末端的切线应水平。否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。 4．入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。否则入射球撞击被碰球的速度不相等。5．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面，圆心即所求落点。6．水平射程：被碰球放在斜槽末端，则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点，到落地点的距离为水平射程。

实验1 动量守恒定律的研究

实验1 动量守恒定律的研究 ――气垫导轨实验（一）气垫技术是20世纪60年代发展起来的一种新技术，这一新技术克服了物体与运动表面之间的摩擦阻力，减少了磨损，延长了仪器寿命，提高了机械效率。因此，在机械、电子、纺织、运输等领域中得到了广泛的应用，如激光全息实验台、气垫船、空气轴承、气垫输送带等。气垫导轨（Air track ）是采用气垫技术的一种阻力极小的力学实验装置。利用气源将压缩空气打入导轨腔内，再由导轨表面上的小孔喷出气流，在导轨与滑行器（滑块）之间形成很薄的空气薄膜，浮起滑块，使滑块可以在导轨上作近似无阻力的直线运动，为力学实验创造了较为理想的测量条件。在力学实验中，利用气垫导轨可以观察和研究在近似无阻力情况下物体的各种运动规律，极大地减少了由于摩擦力的存在而出现的较大误差，大大提高了实验的精确度。利用气垫导轨和光电计时系统，许多力学实验可以进行准确的定量分析和研究，使实验结果接近理论值，实验现象更加真实、直观。如速度和加速度的测量，重力加速度的测定，牛顿运动定律的验证，动量守恒定律的研究，谐振运动的研究，等等。动量守恒定律是自然界的一个普遍规律，不仅适用于宏观物体，也适用于微观粒子，在科学研究和生产技术方面都被广泛应用。本实验通过两个滑块在水平气垫导轨上的完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞过程来研究动量守恒定律。【实验目的】 1．了解气垫导轨的基本构造和功能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2．了解光电计时系统的基本组成和原理，掌握电脑通用计数器的使用方法。 3．用观察法研究完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。 4．验证动量守恒定律，学会判断实验是否能够验证理论的基本方法。【实验原理】 1．碰撞与动量守恒定律如果某一力学系统不受外力，或外力的矢量和为零，则系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律。在一直线上运动的两个物体，质量分别为1m 和2m ，在水平方向不受外力的情况下发生碰撞，碰撞前的运动速度为10v 和20v ，碰撞后的运动速度为1v 和2v ，则由动量守恒定律可得 2211202101v m v m v m v m +=+ （1）实验中利用气垫导轨上两个滑块的碰撞来研究动量守恒定律。 2．完全弹性碰撞完全弹性碰撞的特点是碰撞前后系统的动量守恒，机械能也守恒。如图1所示，如果在两个滑

3 不可压缩流体恒定流动量定律实验

不可压缩流体恒定流动量定律实验一、实验目的要求：１．验证不可压缩流体恒定流的动量方程；２．通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研究，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；３．了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。动量定律实验装置图 1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 水位调节阀 5. 恒压水箱 6. 管嘴 7. 集水箱8. 带活塞的测压管9. 带活塞和翼片的抗冲平板10. 上回水管二、实验原理恒定总流动量方程为取脱离体，因滑动摩擦阻力水平分离，可忽略不计，故x方向的动量方程化为

即式中:——作用在活塞形心处的水深； D——活塞的直径； Q——射流流量； ——射流的速度； ——动量修正系数。实验中，在平衡状态下，只要测得Q流量和活塞形心水深，由给定的管嘴直径d和活塞直径D，代入上式，便可验证动量方程，并率定射流的动量修正系数值。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的园心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞园心处的水深。三、实验方法与步骤１．准备：熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。２．开启水泵：打开调速器开关，水泵启动２～３分钟后，关闭２～３秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。３．调整测压管位置：待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快。然后旋转螺丝固定好。４．测读水位：标尺的零点已固定在活塞园心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下值。测压管内液面的标尺读数，即h ｃ５．测量流量：用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用电测仪测流量时，则须在仪器量程范围内。均需重复测三次再取均值。６．改变水头重复实验：逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按３－５步骤重复进行实验。的影响：取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，７．验证 2x≠０对Ｆｘ使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深ｈc′和管嘴作用水头Ｈ。０四、实验分析与讨论 1、实测β与公认值(β=1.02～1.05)符合与否？如不符合，试分析原因。

动量守恒定律实验复习题

m1 m2 P M N 0` 姓名动量守恒实验期末复习一、实验目的：1、研究碰撞（对心正碰）中的动量守恒；2、培养学生的动手实验能力和探索精神二、实验器材斜槽轨道（或J2135-1型碰撞实验器）、入射小球m 1和被碰小球m 2、天平（附砝码一套）、游标卡尺、毫米刻度尺、白纸、复写纸、圆规、小铅锤注意： ①选球时应保证入射球质量m 1大于被碰小球质量m 2，即m 1>m 2，避免两球落点太近而难找落地点； ②避免入射球反弹的可能，通常入射球选钢球，被碰小球选有机玻璃球或硬胶木球。 ③球的半径要保证r 1=r 2（r 1、r 2为入射球、被碰小球半径），因两球重心等高，使碰撞前后入射钢球能恰好由螺钉支柱顶部掠过而不相碰，以免影响球的运动。三、实验原理测质量的工具：测速度的方案：由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飞出做平抛运动，飞行时间相等，若取飞行时间为单位时间，则可用相等时间内的水平位移之比代替水平速度之比。注意：如图所示，根据平抛运动性质，入射球碰撞前后的速度分别为 v 1=t OP ，v 1`=t OM ，被碰小球碰后速度为v2`=t N O t OO ON ``=- 被碰小球碰撞前后的时间仅由下落高度决定，两球下落高度相同，时间相同，所以水平速度可以用水平位移数值表示，如图所示；v 1用OP 表示；v′1 用OM 表示，v′2用O`N 表示，其中O 为入射球抛射点在水平纸面上的投影，（由槽口吊铅锤线确定）O′为被碰小球抛射点在水平纸面上的投影，显然明确上述表示方法是实验成功的关键。于是，上述动量关系可表示为：m 1·OP= m 1·OM+m 2·(ON－2r)，通过实验验证该结论是否成立。三、实验步骤（1）将斜槽固定在桌边使末端点的切线水平。（2）让入射球落地后在地板上合适的位置铺上白纸并在相应的位置铺上复写纸。（3）用小铅锤把斜槽末端即入射球的重心投影到白纸上O 点。（4）不放被碰小球时，让入射小球10次都从斜槽同一高度由阻止开始滚下落在复写纸上，用圆规找出落点的平均位置P 点。（5）把入射球放在槽口末端露出一半，调节支柱螺柱，使被碰小球与入射球重心等高且接触好，然后让入射球在同一高度滚下与被碰小球碰10次，用圆规找出入射球和碰小球的平均位置M 、N 。（6）用天平测出两个球的质量记入下表，游标卡尺测出入射球和被碰小球的半径r 1和r 2，在ON 上取 OO`=2 r ，即为被碰小球抛出点投影，用刻度尺测出其长度，记录入表内。（7）改变入射球的高度，重复上述实验步骤，再做一次。注意：①重做实验时，斜槽、地板上白纸的位置要始终保持不变； ②入射球的高度要适宜，过高会使水平速度偏大，致使落地点超越原地白纸；过低会使碰撞前后速度偏小，使落地点彼此靠近分不清，测量两球的水平位移分度不大。

高中物理-实验验证动量守恒定律检测题

高中物理-实验验证动量守恒定律检测题 1．图1是“验证碰撞中的动量守恒”实验的实验装置．让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下,与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞,则图1 图2 (1)两小球的质量关系必须满足________． A．m1＝m2B．m1＞m2 C．m1＜m2D．没有限制 (2)实验必须满足的条件是________． A．轨道末端的切线必须是水平的 B．斜槽轨道必须是光滑的 C．入射小球m1每次都必须从同一高度由静止释放 D．入射小球m1和被碰小球m2的球心在碰撞的瞬间可以不在同一高度上 (3)若采用图1装置进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是________． A．直尺B．游标卡尺C．天平D．弹簧秤E．秒表 (4)在实验装置中,若用游标卡尺测得小球的直径如图2,则读数为_______cm. 解析：(1)在“验证碰撞中的动量守恒”实验中,为防止被碰球碰后反弹,入射球的质量必须(远)大于被碰球的质量,因此B正确,A、C、D错误．故选B. (2)要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平,故A正确；“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,只要离开轨道后做平抛运动,对斜槽是否光滑没有要求,故B错误；要保证碰撞前的速度相同,所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故C正确；要保证碰撞后都做平抛运动,两球要发生正碰,碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心应在同一水平高度,两球心的连线应与轨道末端的切线平行,因此两球半径应该相同,故D错误．故选AC. (3)小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相同,在空中的运动时间t相等,m1v1＝m1v1′＋m2v2′,两边同时乘以时间t,则有：m1v1t＝m1v1′t＋m2v2′t, m1OP＝m1OM＋m2(ON－2r),则实验需要测出：小球的质量、小球的水平位置、小球的半径,故需要用到的仪器有：天平,直尺和游标卡尺；故选,ABC. (4)游标卡尺是20分度的卡尺,其精确度为0.05 mm,则图示读数为：13 mm＋11×0.05 mm ＝13.55 mm＝1.355 cm. 答案：(1)B (2)AC (3)ABC (4)1.355

碰撞与动量守恒实验报告

大学物理仿真实验 ——碰撞与动量守恒实验报告

一、实验简介：动量守恒定律和能量守恒定律在物理学中占有非常重要的地位。力学中的运动定理和守恒定律最初是冲牛顿定律导出来的，在现代物理学所研究的领域中存在很多牛顿定律不适用的情况，例如高速运动物体或微观领域中粒子的运动规律和相互作用等，但是能量守恒定律仍然有效。因此，能量守恒定律成为了比牛顿定律更为普遍适用的定律。本实验的目的是利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况，验证动量守恒和能量守恒定律。定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义。同时通过实验还可提高误差分析的能力。二、实验容： 1．研究三种碰撞状态下的守恒定律（1）取两滑块m1、m2，且m1>m2，用物理天平称m1、m2的质量（包括挡光片）。将两滑块分别装上弹簧钢圈，滑块m2置于两光电门之间（两光电门距离不可太远），使其静止，用m1碰m2，分别记下m1通过第一个光电门的时间Δt10和经过第二个光电门的时间Δt1，以及m2通过第二个光电门的时间Δt2，重复五次，记录所测数据，数据表格自拟，计算、。（2）分别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。（3）分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。 2．验证机械能守恒定律（1）a=0时，测量m、m’、m e、s、v1、v2，计算势能增量mgs和动能增量，重复五次测量，数据表格自拟。（2）时，（即将导轨一端垫起一固定高度h，），重复以上测量。

三、实验原理：如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即（1）实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞（图4.1.2-1），若忽略气流阻力，根据动量守恒有（2）对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。由于滑块作一维运动，式（2）中矢量v可改成标量，的方向由正负号决定，若与所选取的坐标轴方向相同则取正号，反之，则取负号。 1．完全弹性碰撞完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即（3）

北航流体力学实验报告思考题全解答(雷诺实验、不可压缩流体定常流动量定律实验、能量方程实验)

【北航流体力学实验报告思考题全解答】（雷诺实验、不可压缩流体定常流动量定律实验、不可压缩流体定常流动能量方程实验） BUAA搜集不可压缩流体恒定流能量方程实验 1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同为什么测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P 可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P <0。而据能量方程E 1 =E 2 +h w1-2 , h w1-2 为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2 >0，故E 2恒小于E 1 ，（E-E）线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 2.流量增加，测压管水头线有何变化为什么有如下二个变化：（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断面有

式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。 3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题测点2、3位于均匀流断面（图），测点高差，H =均为（偶有毛细影响相差），表明均匀流同断 P 面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。不可压缩流体恒定流动量定律实验 1、实测β与公认值(β=～符合与否如不符合，试分析原因。实测β=与公认值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼轮不转所致。为排除此故障，可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面。) 2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量力有无影响为什么无影响。因带翼片的平板垂直于x轴，作用在轴心上的力矩T，是由射流冲击平板是，沿yz平面通过翼片造成动量矩的差所致。即式中 Q——射流的流量； ——入流速度在yz平面上的分速； V yz1 V ——出流速度在yz平面上的分速； yz2 ——入流速度与圆周切线方向的夹角，接近90°； α 1