动量方程实验

摘要:

本次实验是通过测量射流对平板的作用力方法验证动量方程.

实验原理:

1、射流对水箱的反作用力

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：

式中： R X —水箱对水流的反作用；

 —水的密度；

Q—流量；

，—动量修正系数，取1；

 —水箱水面的平均流速在X 轴的投影，取0；

 —出口断面的平均流速在X 轴的投影；

由对转轴计算力矩M 求得RX

式中： L —出口中心至转轴的距离；

d —出口直径；

ν —出口流速。

移动平衡砝码得到实测力矩M O：

式中：G —平衡砝码重量；

 —未出流时（静态）平衡砝码至转轴的距离；

S —出流时（动态）砝码至转轴的距离

2、射流对平面的作用力

取喷嘴出口断面Ⅰ—Ⅰ，射流表面，以及平板出流的截面Ⅱ—Ⅱ为控制面，对X 轴列动量方程：

由对转轴计算力矩M 求得RX

式中：  ——水流冲击点至转轴的距离

添加砝码得到实测力矩

式中：G —砝码重量；

L2  —砝码作用点到转轴的距离。

实验仪器

实验装置如图 所示

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

实验步骤

1、射流对水箱的反作用力

1）开进水阀门，将水箱充满水，关小阀门，使之保持较小溢流；

2）拔出插销，移动砝码，使水平仪水平，记下此时（静态）砝码位置O S ；

3）插上插销，将出口转至高孔位置。调节阀门，使之仍保持较小溢流；

4）拔出插销，移动砝码，使水平仪水平，记下此时（动态）砝码的位置S ；

5）用体积法测量流量，计算流速。

2、射流对平面的作用力

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实验五、动量定律实验

一、实验目的

1．验证不可压缩流体稳定流的动量方程；

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。

二、实验装置

本实验的装置如图5-1所示。

图5-1  动量定律实验装置图

1.自循环供水阀；    2.实验台；    3.可控硅无级调速器；4.   水位调节器   ；

5.   恒压水箱  ；     6管嘴  ；     7.     集水箱       ；   8.带活塞套的测压管；

9.带活塞和翼片的抗冲平板；     10.上回水管

自循环供水装置1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调速器3控制。水流经供水管供给恒压水箱5，溢流水经回水管流回蓄水箱。流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞和翼片的抗冲平板9，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8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深可由测压管8测得，由此可求得射流的冲力，即动量力F。冲击后的弃水经集水箱7汇集后，再经上回水管10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和动摩擦减阻技术，其构造如下：

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大学物理仿真实验

             ——碰撞与动量守恒

实验报告

                              姓名：

                            班级：   

学号： 

                                            

                                                                                    

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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、实验内容：

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：

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深  圳  大  学  实  验  报  告

课程名称：­    大学物理实验（三）         

实验名称：    定量验证角动量守恒定理     

学院：       物理科学与技术学院         

组号        指导教师：                 

报告人：    学号：       

实验地点：科B108  实验时间：                        

实验报告提交时间：                   

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（一）课本标准实验点拨

实验目的：

1．验证小球碰撞前后动量守恒；

2．学会调整使用碰撞实验仪器，使其满足一维碰撞条件。

实验原理：

利用图的装置验证碰撞中的动量守恒，让小球从斜槽上滚下来，跟另一个小球发生碰撞，两球均做平抛运动。由于下落高度相同，因而飞行时间相等，所以可以用它们平抛射程的大小代替其碰撞后的飞出速度。

实验器材：两个小球（r₁____r₂，m₁____m₂）、斜槽、重锤线、白纸、复写纸、刻度尺、_______、________、________

实验步骤：

①按图安装好斜槽，注意使其末端_____________，并在地面适当的位置放上白纸和复写纸，并在白纸上记下___________________________；

②首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上___________从静止滚下，重复数次，便可在复写纸上打出多个点，___________________________________________，则________就是不发生碰撞时入射小球的平均位置P点（图4-2）；

③将被碰小球放在________上，适当调节使得两小球相碰时处于___________，使入射小球与被碰小球能发生_____________；

④让入射小球由___________从静止开始滚下，重复数次，使两球相碰，按照步骤③的办法求出入球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N；

⑤测出水平槽到落地点的竖直高度。

⑥测出各球平抛的水平位移。

⑦代入公式计算。

⑧⑨

思考一：上述实验步骤是否正确？

如完整，请直接写出验证公式：___________________________________

如不正确，请指出并写出验证公式:

_______________________________________________________________________________________

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深  圳  大  学  实  验  报  告

课程名称：­    大学物理实验（三）      

实验名称：  验证角动量守恒定律及误差分析

学院：       物理科学与技术学院       

组号     25      指导教师：                   

报告人：    学号：   

实验地点科技楼B109 实验时间：2014.06.03                 

实验报告提交时间：                      

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