高中物理选修3-5 第02节 动量 动量守恒定律（市一等奖）

第02节动量动量守恒定律动量守恒什么是动量守恒？动量守恒的条件是什么？如何验证动量守恒？？物体在碰撞时，如果系统所受到的合外力为零，则系统的总动量保持不变。即m1v1+m2v2＝m1v1′＋m2v2′.验证动量守恒的多种方案

(1)利用平抛运动测速度．利用平抛运动下落高度相同时，水平速度与水平距离成正比．此方案所用器材：斜槽，大小相等、质量不同的小钢球两个，重锤线一条，白纸，复写纸，天平，刻度尺，圆规，三角板．验证动量守恒的多种方案(2)利用光电门测速度，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．此方案所用器材：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．（4）利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验（3）在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验利用平抛验证动量守恒

一、实验原理

质量分别为m1

和m2的两小球发生正碰，若碰前m1

运动，m2

静止，根据动量守恒定律应有m1v1＝m1v1′＋m2v2′；各小球在同一高度做平抛运动，运动时间相等，则动量守恒时有：m1·OP/t＝m1·OM/t＋m2·O′N/t

得到： m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N.二、实验器材

斜槽，两个大小相等、质量不同的小球，重垂线，复写纸，白纸，天平，刻度尺，圆规，三角板等．

flash利用平抛验证动量守恒

Flash演示实验的数据处理实验次数入射小球的质量m1/g被碰小球的质量m2/gOP(cm)OM(cm)O′N(cm)m1

与m2碰前总动量m1·OP

m1

与m2碰后总动量m1·OM+m2·O′N

12利用平抛验证动量守恒利用平抛验证动量守恒四、注意事项①入射小球m1和被碰小球m2大小应完全相同，且m1＞m2.②入射小球每次都必须从斜槽上同一高度处由静止滚下．

③斜槽末端切线方向必须水平．

④两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上．

三、实验结果在误差范围内入射球（m1）和被碰小球（m2）碰撞前后水平方向的总动量守恒，即m1·OP=m1·OM+m2·O′N动手探究利用平抛验证动量守恒五、误差分析1.难做到准确的正碰，难得到准确的平抛2.O、P、M、N各点定位不准确3.测量OP、OM、ON有偏差4.仪器和重复实验操作不一定一致（如入射球每次不是从同一高度下落、斜槽或白纸位置发生变动）实验改进如图所示，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．练身手(1)试验中，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____(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程练身手C(2)图中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m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是_______(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放的高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM、ON练身手ADE(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)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为__.__________

____(用(3)中测量的量表示)．练身手m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.m1·OP2＝m1·OM2＋m2·O′N2研究利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验，并完成下列题目某同学利用如图实所示的装置验证动量守恒定律．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2.当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放．结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°.若本实验允许的最大误差为±4%，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？作业4．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图4－2所示，采用的实验步骤如下：A．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；B．调整气垫导轨，使导轨处于水平；C．在A和B间放一个被压缩的轻弹簧，用电

动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；D．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；E．按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器

开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1、t2.课外演练本次课程结束！——你理解了吗？(1)先用天平测出小钢球质量m1、m2.(2)按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，确保碰撞后的速度方向水平．(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸．(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的球心竖直投影的位置．利用平抛验证动量守恒实验步骤(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，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时的落地点平均位置P.(6)把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤(5)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)过O、N在纸上作一直线，取OO′＝2r，