实验：验证动量守恒定律 讲义-高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

选择性必修一实验：验证动量守恒定律五、实验：验证动量守恒定律1.实验目的：验证动量守恒2.实验原理：3.实验过程：【方案一】研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒4.注意事项（1）实验之前需要将气垫导轨调节水平；（2）实验时应该确保发生的是一维碰撞；（3）测量挡光片的宽度时应尽量减小误差；【方案二】用平抛演示仪装置验证动量守恒定律【实验步骤】1.先用天平称量出两个小球的质量mA、mB；2.安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平；3.在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸；4.在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球mA碰撞前球心的竖直投影点；5.先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点；6.把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复10次，同理求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N；7.用刻度尺测出线段OM、OP、ON的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立；【注意事项】斜槽末端要切线要水平；每次小球下滑要从同一位置处由静止释放；要保证对心碰撞，两球必须大小相等；4.小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点；5.入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是mA>mB。【例1】某小组用如图甲所示的实验装置来验证动量守恒定律。实验时先让质量为的入射小球A从斜槽上某一固定位置C由静止释放，小球A从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把质量为的被碰小球B放在水平轨道末端，仍将小球A从位置C由静止释放，小球A和B碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，M、P、N为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图乙所示。回答下列问题：（1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有________。A．小球A和小球B的质量、B．斜槽末端离地面的高度C．位置C到斜槽末端的高度差D．两小球与斜槽间的动摩擦因数（2）当所测物理量满足表达式________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。（3）若测得各落点痕迹到O点的距离OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知小球A、B的质量比为，则系统碰撞前总动量与碰撞后总动量的百分误差________（结果保留一位有效数字）。某实验小组设计用如图丙所示装置来研究碰撞前后动能的变化，使小球从斜槽轨道滚下打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。使用质量为的小球D和质量为的小球E进行实验，其他操作重复验证动量守恒定律实验时的步骤。、、为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为，测得，、，在实验误差允许范围内，若满足关系式________（用题中涉及的物理量符号表示），则可认为碰撞前后两球的总动能相等。【例2】如图甲所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。如图乙所示，M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。（1）在这个实验中，为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1_______m2（选填“>”、“=”或“<”）；除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还必须使用的两种器材是_______。A．秒表、天平

B．天平、刻度尺

C．秒表、刻度尺

D．天平、打点计时器（2）下列说法中正确的有________。A．安装轨道时，轨道末端必须水平B．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度C．实验过程中，复写纸可以移动，白纸不能移动D．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置（3）在某次实验中，测量出两个小球的质量m1、m2记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。（用测量的量表示）（4）实验中小球斜槽之间存在摩擦力，这对实验结果_______（选填“有”或“没有”）影响。（5）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图丙所示。在水平槽右方竖直固定一木板，使小球1仍从斜槽上C点由静止滚