据说,在古代有一本武学秘笈,名为《隔山打牛》练成之后,天崩地裂,威力无穷,可以隔着一个人将人打飞,十分神奇。那么这里面有没有隐藏着什么物理规律呢?做完今天的实验,你就明白了。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(1)

实验认知:1

要了解隔山打牛的秘密,我们首先要认识一下物理界,力学的大牛,牛顿。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(2)

实验认知:2

1687年,牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中总结出了著名的“牛顿运动定律”。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(3)

实验认知:3

其中牛顿第一定律讲的是:物体在不受外力作用时,保持静止或做匀速直线运动。说明了:力量是改变物体运动状态的原因。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(4)

实验认知:4

牛顿第二运动定律讲的是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。说明了:力的作用效果:力使物体获得加速度。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(5)

实验认知:5

牛顿第三运动定律的常见表述是:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。说明了:揭示出力的本质:力是物体间的相互作用。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(6)

实验认知:6

之后的科学家们根据这三大定律,推导出了“动量守恒定律”“能量守恒定律”和“角动量守恒定律”。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(7)

实验认知:7

其中动量守恒定律指的是:一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。比如我们在看到的桌球比赛中,我们经常能看到一个球撞飞另外一个球之后定在原地,就像把能量传递给了被撞得球一样。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(8)

实验认知:8

19世纪60年代,有一个有趣的桌面演示装置被制造了出来。用来验证“动量守恒定律。那就是“牛顿摆”。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(9)

实验认知:9

当拿起牛顿摆一边的一个小球,用它撞击其余小球。另一边最靠外的一个小球就会以相同的速度飞出去。而用两个小球撞击其余小球,另一边也会有两个小球飞出。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(10)

实验认知:10

看到这里,对于”隔山打牛“是不是有了不一样的认识呢?

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(11)

实验认知:11

今天我们就来组装一个牛顿摆,验证一下“动量守恒定律”的正确性吧。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(12)

动手做一做:

动量守恒定律表明在一个封闭系统中,给定方向的动量是恒定的。动量表示为:p=mv (p代表动量,m代表质量,v代表给定方向的速度)

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(13)

实验原理:1

当小球甲撞击小球乙,它以特定的方向运动,。那意味着,它的动量也以从相同方向运动。小球甲的动量将能量以相同的方向传递过所有的球。直到最后一颗小球受力弹开。当它运动到最高点时,动能消耗殆尽,受重力影响再次下落,过程中重新获得重力给予的加速度与动能。于是循环开始。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(14)

实验原理:2

接下来让我们看一看各种各样的牛顿摆吧。

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(15)

实验拓展:

验证牛顿第二定律及动量守恒(今天我们来组装一个牛顿摆)(16)

,