實驗：驗證動量守恒定律

1、選修選修3-5 3-5 第十六章動量守恒定律第十六章動量守恒定律一、實驗目的一、實驗目的 驗證碰撞中的動量守恒驗證碰撞中的動量守恒二、實驗原理二、實驗原理質量為質量為m m1 1和和m m2 2的兩個小球發(fā)生的兩個小球發(fā)生正碰，若碰前正碰，若碰前m m1 1運動，運動，m m2 2靜止，靜止，根據動量守恒定律應有：根據動量守恒定律應有：m m1 1v v1 1m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2.由平拋運動知識可知，只要測出小球的質量由平拋運動知識可知，只要測出小球的質量及兩球碰撞后和不發(fā)生碰撞時飛出的水平距離，即及兩球碰撞后和不發(fā)生碰撞時飛出的水平距離，即m1OPm1OMm2ON

2、，就可驗證動量守恒定律，就可驗證動量守恒定律為防止碰后反彈：為防止碰后反彈：12m m三、實驗器材三、實驗器材斜槽，兩個大小相等、質量不同的小球，重垂線，復寫紙，白斜槽，兩個大小相等、質量不同的小球，重垂線，復寫紙，白紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板等紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板等四、實驗操作四、實驗操作1 1用天平測出兩個小球的質量用天平測出兩個小球的質量m m1 1、m m2 2. . 選質量大的作為入射球選質量大的作為入射球m m1 1. .2 2按圖所示安裝好實驗裝置，按圖所示安裝好實驗裝置， 使斜槽的末端點切線水平使斜槽的末端點切線水平3 3在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫在地上鋪一

3、張白紙，白紙上鋪放復寫 紙，當小球落在復寫紙上時，便在白紙上留下了小球落紙，當小球落在復寫紙上時，便在白紙上留下了小球落 地的痕跡地的痕跡4 4在白紙上記下重垂線所指的位置在白紙上記下重垂線所指的位置O.O.5 5先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度滾先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度滾下，重復下，重復1010次用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在次用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心里面，圓心P P就是小球落點的平均位置就是小球落點的平均位置6 6把被碰小球放在斜槽前端邊緣處，讓入射小球從原來把被碰小球放在斜槽前端邊緣處，讓入射小球從原來的高度滾下，使它們發(fā)生碰撞重復

4、實驗的高度滾下，使它們發(fā)生碰撞重復實驗1010次用同樣次用同樣的方法標出碰撞后入射小球落點的平均位置的方法標出碰撞后入射小球落點的平均位置M M和被碰小球和被碰小球落點的平均位置落點的平均位置N.N.7測量線段測量線段OP、OM、ON的長度，把兩小球的質量和的長度，把兩小球的質量和相應的數值代入相應的數值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立，看是否成立8整理實驗器材放回原處整理實驗器材放回原處【注意事項注意事項】1 1斜槽末斜槽末端的切線必須端的切線必須_。2 2入射小球每次都必須從斜槽上入射小球每次都必須從斜槽上 _釋放。釋放。3 3入射小球的質量應入射小球的質量應 _被碰球的質量。被碰

5、球的質量。4 4兩球碰撞時，球心等高或在同一水平線上兩球碰撞時，球心等高或在同一水平線上水平水平同一高度由靜止同一高度由靜止大于大于【誤差分析誤差分析】本處主要探討因操作不規(guī)范等引起的偶然誤差。本處主要探討因操作不規(guī)范等引起的偶然誤差。1 1斜槽末端若不水平，則得不到準確的平拋運動斜槽末端若不水平，則得不到準確的平拋運動而造成誤差；而造成誤差；2 2若兩球不能正碰，則誤差較大；若兩球不能正碰，則誤差較大；3 3O O、P P、M M、N N各點定位不準確帶來了誤差；各點定位不準確帶來了誤差；1當堂訓練當堂訓練4AC4【小結小結】游標卡尺游標卡尺112m OPm OMm ON需驗證：需驗證：？2

6、O NONr112m OPm OMm O N需驗證：需驗證：而而？3.3.如圖所示，一輕質彈簧的一端固定在滑塊如圖所示，一輕質彈簧的一端固定在滑塊B B上，另一上，另一端與滑塊端與滑塊C C接觸但未連接，該整體靜止放在離地面高接觸但未連接，該整體靜止放在離地面高為為H H5m5m的光滑水平桌面上。現有一滑塊的光滑水平桌面上?，F有一滑塊A A從光滑曲面從光滑曲面上離桌面上離桌面h=1.8mh=1.8m高處由靜止開始下滑，與滑塊高處由靜止開始下滑，與滑塊B B發(fā)生發(fā)生碰撞（時間極短）并粘在一起壓縮彈簧推動滑塊碰撞（時間極短）并粘在一起壓縮彈簧推動滑塊C C向向前運動，經一段時間，滑塊前運動，經一段

7、時間，滑塊C C脫離彈簧，繼續(xù)在水平脫離彈簧，繼續(xù)在水平桌面上勻速運動一段時間后從桌面邊緣飛出。已知桌面上勻速運動一段時間后從桌面邊緣飛出。已知mA=1kgmA=1kg，mB=2kgmB=2kg，mC=3kgmC=3kg，g=10m/s2 g=10m/s2 求：求：（1 1）滑塊）滑塊A A與滑塊與滑塊B B碰撞結束瞬間的速度；碰撞結束瞬間的速度；（2 2）被壓縮彈簧的最大彈性勢能；）被壓縮彈簧的最大彈性勢能；（3 3）滑塊）滑塊C C落地點與桌面邊緣的水平距離。落地點與桌面邊緣的水平距離。2m/s Ep=3J S=2m 4.4.平直的軌道上有一節(jié)車廂，車廂以平直的軌道上有一節(jié)車廂，車廂以12

8、m/s12m/s的速度的速度做勻速直線運動，某時刻與一質量為其一半的靜做勻速直線運動，某時刻與一質量為其一半的靜止的平板車掛接時，車廂頂邊緣上一個小鋼球向止的平板車掛接時，車廂頂邊緣上一個小鋼球向前滾出，如圖所示，平板車與車廂頂高度差為前滾出，如圖所示，平板車與車廂頂高度差為1.8m1.8m，設平板車足夠長，求鋼球落在平板車上何，設平板車足夠長，求鋼球落在平板車上何處？（處？（g g取取10m/s10m/s2 2）v02.4m2.2.如右圖所示，利用在如右圖所示，利用在“碰撞驗證動量守恒碰撞驗證動量守恒”的的實驗中，讓質量為實驗中，讓質量為m m1 1的小球從斜面上某處自由滾下，的小球從斜面上

9、某處自由滾下，與靜止在支柱上質量為與靜止在支柱上質量為m m2 2的小球發(fā)生對心碰撞的小球發(fā)生對心碰撞(1)(1)當兩小球都向前飛出時，它們質量的關系應滿當兩小球都向前飛出時，它們質量的關系應滿足（足（ ）m m1 1m m2 2 B Bm m1 1mm2 2 C Cm m1 1mm2 2(2)(2)實驗必須滿足的條件是（實驗必須滿足的條件是（ ）. .軌道末端的切線必須是水平的軌道末端的切線必須是水平的B.B.斜槽軌道必須光滑斜槽軌道必須光滑 C.C.入射球入射球m1m1每次必須從同一高度滾下每次必須從同一高度滾下D.D.入射球入射球m1m1和被碰球和被碰球m2m2的球心在碰撞瞬間必須在的球

10、心在碰撞瞬間必須在同一高度同一高度 BD(3)(3)實驗中必須測量的量是（實驗中必須測量的量是（ ）. .小球的質量小球的質量m m1 1和和m m2 2 B.B.小球半徑小球半徑R R1 1和和R R2 2C.C.桌面離地的高度桌面離地的高度 D.D.小球起始高度小球起始高度. .從兩球相碰撞到兩球落地的時間從兩球相碰撞到兩球落地的時間 . .小球小球m m1 1單獨滾下的水平距離單獨滾下的水平距離 . .兩小球兩小球m m1 1和和m m2 2相碰后飛出的水平距離相碰后飛出的水平距離 (4)(4)兩球作彈性碰撞時，兩球作彈性碰撞時，只要存在只要存在 就可驗證動量守恒就可驗證動量守恒定律定律m1OP=m1OM+m2ON一質量為一質量為m m、兩端有擋板的小車靜止在光、兩端有擋板的小車靜止在光滑水平面上，兩擋板間距離為滑水平面上，兩擋板間距離為1m1m，在，在小車正中放一質量為小車正中放一質量為m m的物塊，忽略物的物塊，忽略物塊大小，物塊與小車間動摩擦因數塊大小，物塊與小車間動摩擦因數=0.15=0.15。如圖示?，F給物塊一個水平。如圖示?，F給物塊一個水平向右的瞬時速度，使物塊獲得向右的瞬時速度，使物塊獲得v v0 0