用气垫导轨验证动量守恒定律 使用Tracker软件在气垫导轨验证动量守恒定律
王经淘+陈宏林
（珠海市榜首中学，广东珠海，519000）
摘 要：使用Tracker视频软件的主动追寻功用以及气垫导轨上近似无冲突的物理环境下，经过有效地盯梢气垫导轨上滑块的磕碰进程，实时地描绘出磕碰前后速度-时刻曲线，使用软件自带的功用一起画出动量-时刻和动能-时刻曲线，明晰直观地验证了磕碰进程中中动量和能量改动联系。
关键词：Tracker软件 视频剖析 磕碰 动量守恒
在物理试验中，气垫导轨上滑块的运动可近似当作无冲突阻力的运动，验证动量守恒试验刚好需求一个无冲突阻力的环境。试验中经过光电门记载遮光片在运动进程中的遮光时刻，求得磕碰前后速度即可验证磕碰前后动量与能量的联系。实际上，磕碰的整个进程中动量都守恒，但总的机械能会发作改动。因为磕碰进程很短，磕碰进程无法仔细观察，无法记载磕碰进程的数据，愈加不能描绘磕碰进程的运动图画，不能直观反映磕碰进程动量与能量的改动。Tracker软件是一款视频追寻软件，能有效地盯梢目标点的位移，并实时地描绘运动的位移-時间曲线，经过视频拍照，每一帧的运动状况都有记载，并由坐标转化功用得到运动所需图画，可显着看出磕碰前后及磕碰进程中动量及能量的改动。
一、试验根本原理
物体在不受外力的效果下发作弹性磕碰时，其机械能丢失近似为零。这样的磕碰动量守恒，动能也近似守恒，即有：
（1）
（2）
由此可规划出验证动量守恒定律和动能守恒定理的试验。
二、Tracker软件阐明及试验操作过程
（一）软件阐明
Tracker是一款免费的开源软件，它具有视频剖析和树立运动模型的功用，首要特性包含物体方位追寻，速度与加速度的图形转化，多参考系挑选，长度校准，光谱剖析等。它具有细巧易用，操作便利，无需强壮硬件设备等优势，而且支撑mov、avi、mp4、flv、wmv等多种常见视频格式。经试验验证一般手机和相机均能够进行拍照，所拍照的视频帧率越高、像素越高试验效果越好。本试验选用佳能CB-2LAC类型数码相机拍照。
（二）试验操作过程
（1）按如图1设备设备验证动量守恒磕碰试验设备，使用静态及动态法调平气垫导轨，为了便利视频软件捕捉滑块运动，需求在滑块上贴一个异于周围色彩的纸片。
（2）在两滑块上装上弹性磕碰圈，在电子称上称出两滑块的质量，别离推进两滑块使两个滑块磕碰，录制视频1；
（3）将视频1导入Tracker软件，依照软件操作过程选取视频区间、校准长度、断定坐标系，两滑块的运动断定为x方向的运动，创立质点A和质点B，让两质点别离追寻两滑块运动。追寻结束后，鼠标移至图画框内，点击右键—compare with—另一个质点，即在画图框内呈现两物体运动的图画，改换坐标系，可得到两物体运动图画的比照图。如图2，得到两滑块运动的x-t图、v-t图、p-t图和k-t图。
在图2中赤色线代表滑块A，蓝色线代表滑块B。从图a能够看到两滑块别离从两头向中心运动，磕碰今后又别离。从图b中能够看到在磕碰前后速度根本为匀速，磕碰后速度方向均改动。图c为两滑块动量改动图画，与速度改动图趋势相同，大小不一。图d能够看到磕碰前滑块B的动能大于滑块A的动能，在磕碰进程中能量均削减，在0.8s处减为零，此刻两物体总动能最小，滑块之间间隔最短，弹性势能最大，之后两物体在弹性磕碰圈效果下弹开，动能逐步添加。
（4）挑选p-t图，双击进入数据东西，点击Data Builder按钮呈现创立数据东西栏，点击添加在表达式框内输入px+px1，即两滑块动量相加后的数据和随时刻改动图画。同理输入k+k1呈现能量相加后的数据和随时刻改动的图画。
在图3中，赤色代表滑块A，绿色代表滑块B，蓝色代表两者动量和能量之和。从图3（a）能够看出在弹性磕碰进程中，磕碰前后和磕碰进程中总动量根本坚持不变，可验证动量守恒。图3（b）能够看出，能量会略有下降，究其原因首要对错对心磕碰导致。
四、小结
相对于光电门而言，Tracker软件的优势有：明晰的图画和坐标改换能够便利看到两滑块的运动图画，从图象中能够愈加明晰的动量和能量之间的联系；数据愈加丰厚，不只能够丈量磕碰前后动量联系，也可丈量磕碰进程中的动量与能量联系；试验进程中，能够随意摆放滑块方位，不局限于在光电门的左右，试验愈加便利。
参考文献
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[2]华南师范大学物理与电信工程学院普物试验室自编气垫导轨教材
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