实验　验证动量守恒定律

实验

验证动量守恒定律要点整合热点聚焦实验目的要点整合热点聚焦验证动量守恒定律。实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p＝m

v

＋m

v

及碰撞后的1

1

2

2动量p′＝m

v

′＋m

v

′，看碰撞前后动量是否守恒。1

1

2

2实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。要点整合热点聚焦实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图1所示)图1要点整合热点聚焦测质量：用天平测出滑块质量。安装：正确安装好气垫导轨。实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑

块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量。②改变滑块的初速度大小和方向)。验证：一维碰撞中的动量守恒。要点整合热点聚焦方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图2所示)1．测质量：用天平测出两小球的质量m

、m

。球，，1

2安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。实验：一个小球静止，拉起另一个小放下时它们相碰。图2测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。要点整合热点聚焦5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验。要点整合热点聚焦6．验证：一维碰撞中的动量守恒。方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图

3所示)图3要点整合热点聚焦1．测质量：用天平测出两小车的质量。要点整合热点聚焦安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。

4．测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝算出速度。改变条件：改变碰撞条件，重复实验。验证：一维碰撞中的动量守恒。方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图

4所示)图4要点整合热点聚焦1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。要点整合热点聚焦安装：按照图4所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的

平均位置。5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图5所示。图5要点整合热点聚焦6．验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。要点整合热点聚焦将测量数据填入表中。最后代入m

·OP＝m

·OM＋m

·ON，1

1

2看在误差允许的范围内是否成立。7．结束：整理好实验器材放回原处。要点整合热点聚焦要点整合热点聚焦注意事项1．前提条件要点整合热点聚焦碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。方案提醒若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。若利用斜槽小球碰撞应注意：①斜槽末端的切线必须水平；②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；③选质量较大的小球作为入射小球；④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。要点整合热点聚焦3．探究结论要点整合热点聚焦寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。热点 实验数据处理及误差分析【例】 [2014·全国新课标Ⅱ，35(2)]现利用图6所示的装置验证动量守恒定律。在图中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。图6要点整合热点聚焦实验测得滑块A的质量m

＝0.310

kg，滑块B的质量m

＝1

20.108

kg，遮光片的宽度d＝1.00

cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0

Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为ΔtB＝3.500

ms，碰撞前后打出的纸带如图7所示。图7要点整合热点聚焦要点整合热点聚焦要点整合热点聚焦要点整合热点聚焦【变式训练】如图8，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图8要点整合热点聚焦(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量

(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。要点整合热点聚焦小球开始释放高度h小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程(2)图8中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m

多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平要点整合热点聚焦1均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m

静置于轨道的水平部分，再将入射球m

从斜轨上S位2

1置静止释放，与小球m

相碰，并多次重复。2接下来要完成的必要步骤是

。(填选项前的符号)用天平测量两个小球的质量m

、m1

2测量小球m

开始释放高度h1测量抛出点距地面的高度H分别找到m

、m

相碰后平均落地点的位置M、N1

2测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为

(用(2)中测量的量表示)。(4)经测定，m

＝45.0

g，m

＝7.5

g，小球落地点的平均位1

2置距O点的距离如图9所示。碰撞前、后m