實驗：驗證動量守恒定律

1、實驗：驗證動量守恒定律,一、實驗?zāi)康?驗證碰撞中的動量守恒。 二、實驗原理 在一維碰撞中，測出相碰的兩物體的質(zhì)量m1和m2及碰撞前、后物體的速度v1、v2及v1、v2，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前、后動量是否守恒。,三、實驗器材 方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。 方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。 方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。 方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個、重垂線一條、白紙、復寫紙、天平、

2、刻度尺、圓規(guī)、三角板。,四、實驗步驟 方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量。 (2)安裝：正確安裝好氣墊導軌。 (3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的量改變滑塊的初速度大小和方向)。 (4)驗證：一維碰撞中的動量守恒。,方案二：利用等長懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 (2)安裝：把兩個大小相等的小球用等長懸線懸掛起來。 (3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰。(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞 前對應(yīng)小球的速度，測量碰

3、撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度。 (5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗。 (6)驗證：一維碰撞中的動量守恒。,(6)把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復10次，仿步驟（5）求出入射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位置N。 (7)過O和N在紙上作一直線。 (8)用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度把兩小球的 質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立。,六、注意事項 1前提條件 碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2方案提醒 (1)若利用氣墊導軌進行實驗，調(diào)整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平。 (2)若利用擺

4、球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。,(3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用 以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意： 斜槽末端的切線必須水平； 入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放； 選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； 實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。,3探究結(jié)論 尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。 七、誤差分析 1系統(tǒng)誤差 主要來源于裝置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否為一維碰撞。 (2)實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導軌是否水平， 兩擺球是否等大，長木板

5、實驗是否平衡掉摩擦力。 2偶然誤差 主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。,【例1】在“驗證動量守恒定律”的實驗中，為了使實驗得到較好的效果： (1)在調(diào)整實驗裝置時，應(yīng)注意調(diào)整軌道末端_ _； 這是為了_ (2)在做實驗時，比較斜槽軌道上較低位置和較高位置，應(yīng)選擇_釋放小球， 理由是:,基本實驗過程,切線沿水平方向,保證入射小球和被碰小球在碰后都能做平拋運動,較高位置,因為入射球在碰撞前可獲得較大的速度，和被碰球之間的相互作用時間可以縮短，增大它們之間的相互作用力，球所受的阻力可忽略不計,(3)如碰撞小球的半徑為r1，質(zhì)量為m2，實驗記錄下小球的落點為M、P、N，如圖所示，則本實驗驗證動量守恒的根

6、據(jù)是看_,m1OM+m2ON是否與m1OP相等,1對實驗的要求不明確 2不能準確確定小球的起點與落點 3不理解實驗原理導致對所需測量的物理量不清楚,【例2】某同學用圖626(甲)所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律圖中PQ是斜槽，QR為水平槽實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復上述操作10次，得到10個落點痕跡再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡重復這種操作10次圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上垂直投影點.,B球落點痕跡如圖(乙)所

7、示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊,圖626,(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_cm. (2)在以下選項中，哪些不是本次實驗必須進行的測量？答_(填選項號) A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離； BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離； C測量A球與B球的直徑； D測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)； E測量G點相對于水平槽面的高度,64.265.2,ABD,【例3】某同學設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗，在小車A的前端黏有橡皮泥，設(shè)法使小車A做勻速直線運動，然后與原來靜止的小車B相碰并黏在一起，繼續(xù)做勻速運動，設(shè)

8、計如圖 (甲)所示，在小車A的后面連著紙帶，電磁打點計時器的頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力,題型驗證動量守恒定律實驗的遷移運用,(1)若已得到打點紙帶如圖(乙)所示，并測得各計數(shù)點間的距離在圖上標出A為運動起始的點，則應(yīng)選_段來計算A碰前的速度，應(yīng)選_段來計算A和B碰后的共同速度 (2)已測得小車A的質(zhì)量mA=0.40kg，小車B的質(zhì)量mB=0.20kg，則由以上結(jié)果可得碰前總動量=_kgm/s，碰后總動量=_kgm/s.得到的結(jié)論是_(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字),【切入點】通過紙帶和文字敘述進行判斷，速度大時點之間距離大要知道平均速度的求法 【解析】 因為小車A與B碰撞前、后都做勻速運動，且碰后A與B黏合在一起，其共同速度比A原來的速度小所以應(yīng)選點跡分布均勻且點距較大的BC段計算A的碰前速度，點間距小的DE段計算A和B碰后的共同速度,【思維拓展】本題說明了另外一種驗證動量守恒定律的例子，值得注意其方法，下題還列舉了用擺球做實驗驗證動量守恒的實例對于相關(guān)的實驗，在解析過程中要從實驗原理出發(fā)進行研究，不能對實驗器材和實驗步驟進行死記硬背,跟蹤訓練1用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律，質(zhì)量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的水平面上，O點到A球球心的距離為L，使懸線在A球釋放前張直，且與豎直線的