验证动量守恒定律实验
物理一轮复习学案
第六周（10.8—10.14）第四课时
验证动量守恒定律实验
【考纲解读】
1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.
2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒． 【重点难点】 验证动量守恒定律 【知识结构】
一、验证动量守恒定律实验方案 1．方案一
实验器材：滑块（带遮光片，2个）、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
实验情境：弹性碰撞（弹簧片、弹性碰撞架）；完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。 2．方案二
实验器材：带细线的摆球（摆球相同，两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 实验情境：弹性碰撞，等质量两球对心正碰发生速度交换。 3．方案三
实验器材：小车（2个）、长木板（含垫木）、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。
实验情境：完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。 4．方案四
实验器材：小球（2个）、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。 实验情境：一般碰撞或近似的弹性碰撞。 5．不同方案的主要区别在于测速度的方法不同：①光电门（或速度传感器）；②测摆角（机械能守恒）；③打点计时器和纸带；④平抛法。还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置，从而分析速度。
二、验证动量守恒定律实验（方案四）注意事项
1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。否则入射球撞击被碰球后会被弹回。
2．入射球和被碰球应半径相等，或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上，碰后瞬间的速度不水平。 3．斜槽末端的切线应水平。否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。
4．入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。否则入射球撞击被碰球的速度不相等。 5．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面，圆心即所求落点。 6．水平射程：被碰球放在斜槽末端，则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点，到落地点的距离为水平射程。
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【典型例题】
例1.某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找滑块相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“+”、“–”表示速度方向）：
（1）实验1：使m1=m2=0.25 kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两滑块分开，记录数据如表1。
速度v（m·s） –1碰前 +0.110 0 0 碰后 +0.108 滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2 根据实验数据可知，在误差允许范围内：碰前滑块的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块的速度；碰前滑块的动能________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块的动能；碰前滑块的质量与速度的乘积________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块的质量与速度的乘积。
（2）实验2：使m1=m2=0.25 kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两滑块一起运动，记录数据如表2。
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2 –1速度v（m·s） +0.140 0 +0.069 +0.069 根据实验数据可知，在误差允许范围内：碰前滑块的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块速度的矢量和；碰前滑块的动能________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块动能的和；碰前滑块的质量与速度的乘积________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块质量与速度乘积的矢量和。
（3）实验3：使2m1=m2=0.5 kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两滑块分开，记录数据如表3。
–1 碰前 碰后 碰前 碰后 滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2 速度v（m·s） +0.120 0 –0.024 +0.070 根据实验数据可知，在误差允许范围内：碰前滑块的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块速度的矢量和；碰前滑块的动能________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块动能的和；碰前滑块的质量与速度的乘积________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块质量与速度乘积的矢量和。
（4）综上，滑块相互作用过程中的不变量可能为________________________。
例2.某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘
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有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。
（1）若实验得到的纸带如图所示，并测得各计数点间距，则应选________段来计算A的碰撞前速度v0；应选_________段来计算A和B碰后的共同速度v。
（2）实验中测得小车A的质量mA=0.40 kg，小车B的质量mB=0.20 kg。则碰前：mAv0=______kg·m/s；碰后：(mA+mB)v=_______kg·m/s。（计算结果保留三位有效数字） （3）由本次实验获得的初步结论是____________________________________。 【达标训练】
1.图为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图。
（1）入射小球1与被碰小球2直径相同，均为d，它们的质量相比较，应是m1______m2。
（2）为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使______________。 （3）继续实验的步骤为：
A．在地面上依次铺白纸和复写纸；
B．把球2放在立柱上，球1放在斜槽末端，调节立柱高度使球1、球2的球心等高，在球1正下方放下重垂线，确定重锤对应点O；
C．不放球2，让球1从斜槽滑下，确定它落地点位置P；
D．把球2放在立柱上，让球1从斜槽滑上，与球2正碰后，确定球1和球2落地点位置M和N；
E．用刻度尺测量OM、OP、ON的长度；
F．看m1·OM+m2·ON与m1·OP是否相等，以验证动量守恒。 上述步骤有几步不完善或有错误，请指出并写出相应的正确步骤： 2.如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正下方桌子的边沿有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。将球1拉到A点并由静
止释放，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心正碰。碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点。测出弹性球1、2的质量m1、m2，A、B点到水平桌面的距离a、b。（小球的半径可忽略）
（1）实验还需要测量的物理量及其符号为___________________________________。
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