专题6.3 实验七 验证动量守恒定律
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。
1．实验目的
验证碰撞中的动量守恒。 2．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′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2
及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等。
3．实验器材
方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验
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。 方案二 在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。 方案三 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。 4．实验步骤
方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出滑块质量。 (2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
(3)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)。
(4)验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案二 在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小车的质量。
(2)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，如图所示。
(3)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＝
Δx
算出速度。 Δt
(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验。 (6)验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案三 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验 (1)先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2。
(2)按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保两小球正碰后的速度方向水平。
(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。
(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的位置。
(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小球的所有落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。
(6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，从上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。
(7)过O和N在纸上作一直线。
(8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。
考点一 实验原理与操作
【典例1】（2019·浙江嘉兴一中模拟）在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示
的两种装置：
甲 乙
(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则__________。 A．m1>m2，r1>r2 C．m1>m2，r1＝r2
B．m1>m2，r1 (2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中一定需要的是 __________。 A．直尺 D．弹簧测力计 E．秒表 (3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为______________________。(用装置图中的字母表示) 【答案】(1)C (2)AC (3)m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N 【解析】(1)为防止反弹造成入射小球返回斜槽，要求入射小球质量大于被碰小球质量，即m1>m2；为使入射小球与被碰小球发生对心碰撞，要求两小球半径相同。故C正确。 (2)设入射小球为a，被碰小球为b，a球碰前的速度为v1，a、b相碰后的速度分别为v1′、v2′。由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度。因此，需验证的动量守恒关系m1v1＝m1v1′＋m2v2′可表示为m1x1＝m1x1′＋m2x2′。所以需要直尺、天平，而无需弹簧测力计、秒表。由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无需游标卡尺。 (3)得出验证动量守恒定律的结论应为 m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N。 B．游标卡尺 C．天平 【方法规律】 1．前提条件 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2．方案提醒 (1)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。 (2)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。 (3)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。 3．探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 【变式1】（2019·江苏淮阴中学模拟）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。 (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。 A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 (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多次从倾斜轨道上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
2020年高考物理一轮复习专题6.3 实验七验证动量守恒定律(精讲)(解析版)
