大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)牛頓擺實(shí)驗(yàn)報(bào)告

.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)名稱：牛頓擺實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯磕芰渴睾愫蛣?dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)器材：短木棍數(shù)根，細(xì)繩，玻璃球5個(gè)，膠水，剪刀實(shí)驗(yàn)裝置：牛頓擺實(shí)驗(yàn)最早是由法國物理學(xué)家伊丹·馬略特（EdmeMariotte）提出由簡單的五個(gè)質(zhì)量相同的小球，用懸線固定于支架上而成。又叫：牛頓擺球、動(dòng)量守恒擺球、永動(dòng)球、物理撞球、碰碰球等。實(shí)驗(yàn)過程：當(dāng)擺動(dòng)最右側(cè)的球并在回?cái)[時(shí)碰撞緊密排列的另外四個(gè)球，最左邊的球?qū)⒈粡棾觯H有最左邊的球被彈出。當(dāng)然此過程也是可逆的，當(dāng)擺動(dòng)最左側(cè)的球撞擊其它球時(shí)，最右側(cè)的球會(huì)被彈出。當(dāng)最右側(cè)的兩個(gè)球同時(shí)擺動(dòng)并撞擊其他球時(shí)，最左側(cè)的兩個(gè)球會(huì)被彈出。同理相反方向同樣可行，并適用于更多的球，三個(gè)，四個(gè)，五個(gè)……。實(shí)驗(yàn)原理：裝置最左邊的球得到動(dòng)量并通過碰撞傳遞到右側(cè)并排懸掛的球上，動(dòng)量在四個(gè)球中向右傳遞。當(dāng)最右面的球無法將動(dòng)量繼續(xù)傳遞的時(shí)候，被彈出。這是一系列彈性碰撞，其中并包含非彈性碰撞和動(dòng)量。由于在碰撞中不存在其它力的影響，左側(cè)球的動(dòng)量必須傳遞給右側(cè)靜止的球。右側(cè)的球被碰撞后具有相同的動(dòng)量。被碰撞的球都具有向右的速度并有向右移動(dòng)的趨勢，稱作動(dòng)量守恒。碰撞前后的能量必須一致，此處忽略球的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；牛頓擺實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)簡單而且經(jīng)典的研究動(dòng)量以及能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，一直沿用至今，實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)在于其實(shí)驗(yàn)器材簡單，易于制作，準(zhǔn)備制作條件相對(duì)簡單。并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯易于觀察，有利于實(shí)驗(yàn)者更好的了解動(dòng)量以及能量守恒的規(guī)律。但是實(shí)驗(yàn)的不足之處在于該實(shí)驗(yàn)不能很好的的用數(shù)據(jù)更加清晰的表達(dá)出動(dòng)量以及能量守恒的關(guān)系，所以可以在對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置做出一定的改進(jìn)，在不影響實(shí)驗(yàn)便捷性的條件下加裝一定的測量裝置來測出一些列數(shù)據(jù)，以用數(shù)據(jù)來反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的情況，第二實(shí)驗(yàn)存在著較大的誤差，例如空氣阻力，以及風(fēng)力，以及擺球的震動(dòng)的能量損耗，影響實(shí)驗(yàn)的最終數(shù)據(jù)。所以可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)用球，或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境以盡可能減小是實(shí)驗(yàn)可能的誤差。制作注意事項(xiàng)：1：由能量守恒可知我們必須保證五個(gè)擺球的質(zhì)量，大小，以及所使用的材料相同，否則無法達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。2：保證五個(gè)小球的懸掛高度，以及懸掛角度，以及小球的著力點(diǎn)必須相同，以保證在撞擊是盡可能的減少誤差，以便達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。3：所制作的裝置的外框架務(wù)必保證穩(wěn)定，以便防止在小球撞擊時(shí)由于外框架的晃動(dòng)而產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)誤差。制作過程：1：先通過書本以及網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，充分了解有關(guān)牛頓擺實(shí)驗(yàn)的，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，以及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。通過小組成員的相互討論，交流加深對(duì)于牛頓擺實(shí)驗(yàn)的理解，同時(shí)確定本組制作的方案，以及明確分工安排。并開始準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的相關(guān)器材。2：將別將事先準(zhǔn)備好短木棍打磨光滑，以保證裝置的穩(wěn)定性3：將打磨光滑的木棍通過膠水粘連成正方體的框架結(jié)構(gòu)，為保證裝置的耐久性和穩(wěn)定性，在每次粘連是都是木料之間充分的結(jié)合，使得粘連更加的牢固。4：在框架最頂端的2根木棍上分別用直尺等間距的做出標(biāo)注，以保證繩子綁定點(diǎn)的正確，從而使得小球能夠恰好在裝置中。5：剪出同樣長度的5根細(xì)繩，以保證小球的高度相同，使細(xì)繩穿過小球分系在正方體頂部有對(duì)應(yīng)標(biāo)注的木棍上，并適度調(diào)整是五個(gè)小球處于同一個(gè)平面上。6：對(duì)裝置做出整體的調(diào)整和檢查。 總結(jié)：在制作牛頓擺裝置的過程中出現(xiàn)了很多問題。比如：制作出來的牛頓擺在拉動(dòng)第一個(gè)小球形成撞擊時(shí)其他幾個(gè)都會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，或者當(dāng)拉動(dòng)2個(gè)小球是整個(gè)裝置無法產(chǎn)生預(yù)期效果?；蛘弋?dāng)更多的時(shí)候是小球發(fā)生不規(guī)則的晃動(dòng)。總之會(huì)出現(xiàn)一系列的各種問題，但是通過我們不斷的尋找原因，查閱資料以及我們之間的相互討論，這一系列的問題最終都得以解決。我們所做的牛頓擺實(shí)驗(yàn)裝置雖然相對(duì)于其他實(shí)驗(yàn)來說相對(duì)簡單，但是裝置的每一個(gè)零件都是由我們自己制作，每一個(gè)連接都由我們親手粘連，每一個(gè)細(xì)節(jié)都是我們自己去調(diào)試，每一個(gè)問題都是我們盡心去解決。這一套裝置傾注了我們?nèi)M的心血。整個(gè)制作過程對(duì)我們的動(dòng)手能力有了很大的鍛煉，加深了我們對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的理解。但是他也存在著許多的不足不如：外觀不夠美觀，結(jié)構(gòu)太過脆弱等問題。我相信在以后的實(shí)驗(yàn)我么能夠更好的駕馭實(shí)驗(yàn)，剛好的完成作品。