dwj高三物理验证动量守恒定律

验证的表达式：m A OP=m A OM+m B O ’ N
⑦、整理实验器材，放回原处。
实验测量 主要测量的物理量： a．用天平测两球质量mA、mB b．用游标卡尺测两球的直径D， 并计算半径r。
c．水平射程：OP、OM、O’N
4、注意事项：
（1）斜槽末端必须水平，检验方法是将小球 放在平轨道上任何位置，看其能否都保持静止 状态。 （2）入射球每次都必须从斜槽同一位置由静 止开始滚下。方法是在斜槽上的适当高度处固 定一档板，小球靠着档板后放手释放小球。 （3）保证对心碰撞(正碰）调节小支柱高度使 入射小球和被碰小球球心处于同一水平高度， 调节支柱位置使其位于水平槽正前方，调节小 支柱与槽口间距离使其等于小球直径。 （4）入射球的质量应大于被碰球的质量（保 证碰撞后两小球都向前运动） 。
BC DE
O.420
0.417
训练
用图示装置做碰撞中的动量守恒的实验时，不 需要测量的物理量有
C D
A、入射小球和被碰小球的质量 B、入射小球和被碰小球的直径 C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D、入射球滚下到抛出时的高度差 E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离
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和t2． (1)实验中还应测量的物理量是 B的右端至D板的距离L2 (2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表 L1 L2 mB 达式是 m A ，上式中算得的A、B两滑块 t1 t2 的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是 测量质量、时间、距离等存在误差; 由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差．
2007年理综全国卷Ⅰ 22（2） v 2 v1 22.（2）碰撞的恢复系数的定义为 e v 20 v 10
，
其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别 是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1.非 弹性碰撞的e<1,某同学借用验证动量守恒定律的实验 装置（如图所示）验证弹性 A球1 碰撞的恢复系数是否为1， B 球2 实验中使用半径相等的钢质 C 小球1和2,(他们之间的碰撞 可近似视为弹性碰撞),且小 O M P N 球1的质量大于小球2的质量.
• 2、实验器材： 碰撞实验器、 两个直径相同 质量不同的小 球、 复写纸、 白纸、重锤线、 天平、圆规、 刻度尺、游标 卡尺（测小球 直径）
实验步骤
①、先用天平测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。• 被碰球放在斜槽前的支柱上, 把 调节实验装置使两球处于同一高度,被碰小球位 于入射小球正前方， 两球心间的距离等于槽和
被碰小球m2
重 垂 线
O M P N
m1 OP m1 OM m2 ON
13．如图为实验室中验证动量守恒实验装 置示意图（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 （ C） A．m1> m2 B．m1> m2 r1> r2 r1< r2
入射小球 被碰小球 重 垂 线
（5）小球落地点的平均位置要用圆规来确定： 用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就 是落点的平均位置。
（6）入射小球飞出的水平距离应从斜槽的末 端点在纸上的垂直投影点O算起，而被碰小球 飞出的水平距离应从 它的球心在纸上垂直 投影O′算起，可用重 锤线先定位O点，然 后在水平线ON上取 OO′=2r（r为小球 半径）。
在上述实验中， ①P点是 在实验的第一步中小球1落点 的平均位置. M点是 小球1与小球2碰后小球1落点 的平均位置. N点是 小球1与小球2碰后小球2落点 的平均位置. ②请写出本实验的原理 。 小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同,假设为 t, 则有 OP=v10 t、 OM =v1 t 、 ON =v2 t 小球2碰撞前静止，即v20=0 写出用测量量表示的的恢复系数的表达式 。 v 2 v1 ON OM ON OM e v 20 v10 OP 0 OP ③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用 的小球质量是否有关？ OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关 题目
图乙
（2）图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投
影点，b球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置，且 平行于G、R、O所在平面,米尺的零刻点与O点对齐。 则撞后b球的水平射程应为 55.7 ±0.1 cm。 （3）某同学在做该实验时，不小心把a、b球位置换
了，即把质量较大的a球（质量为ma）当成了被碰球，
1 1 2
成立（用m1、m2及图中字母表示）， 即表示 碰撞中动量守恒。
你还能设计出其他的实验方案来 验证动量守恒定律吗？
• 气垫导轨法 • 摆球法 • 打点计时器法
广东省重点中学12月月考检测题12 12.（9分）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间放入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； D C A B
摆球法
须测量的物理量 ：
mA，mB, L, H,α,β 须验证关系式为： x
m A 2 gl (1 cos ) m A
B
o
β α
A
L
A
H
g 2 gl (1 cos ) mB x 2H
• 利用打点计时器验证动量守恒定律
注意： 1、须要平衡摩擦力 2、一般只能研究完全非弹性碰撞
实验步骤如下 安装实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线 所指的位置O。 第一步, 不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚 下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆把 小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的 平均位置. 第二步, 把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小 球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并 使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落 点的平均位置. 第三步, 用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置 离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度.
实验目的
验证两个小球在碰撞前后动量守恒.
实验原理
1、两小球在水平方向发生正碰,水平
方向合外力为零,动量守恒。
点击看动画
mAvA=mAvA′+mBvB′
2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球 碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的 初速度： OP----mA以vA平抛时的水平射程 OM----mA以vA’平抛时的水平射程 O′N----mB以vB ’平抛时的水平射程 验证的表达式：mAOP=mAOM+mBO’N
ABC
07年1月北京市崇文区期末统一练习12 12．某同学用图甲所示的装置来验证动量守恒定律。 图中PQ为斜槽，QR为水平槽。实验时先使a球从斜槽 上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地 面的记录纸上，留下痕迹。重得上述操作10次，得到 10个落点痕迹。再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地 方，让a球仍从位置G由静止 P G 滚下，和b球碰撞后，a、b球 Q R 分别在记录纸留下各自的落点 图甲 痕迹，重复这种操作10次。 O A B C （1）确定小球的平均落点的 用圆规画尽可能小的 。 方法是： 记录纸 圆，把所有的落点圈在里面， 米尺 圆心即是小球平均落点位置。 50 （单位：cm） 60
把质量较小的b球（质量为mb）当成了入射球。结果b 球单独滚下时,平均落点为C点,而b球与a球相碰后均能 向前抛出，b球和a球平均落点分别为A点和B点(如图甲 所示)。该同学测出了相关的物理量,利用这些数据也能
ma OB mb OA 在误差允许的范围内是否相等。
判断碰撞中的动量守恒,判断的依据是看 mb OC 和
C．m1> m2
D．m1< m2
r1＝r2
r1＝r2
O M P N
入射小球 （2）为完成此实验，以下所提供的测量工具 被碰小球 中必需的是________________。（填下列对应 A C 的字母） 重 垂 A．直尺 B．游标卡尺 C．天平 线 O M P N D．弹簧秤 E．秒表
（3）设入射小球的质量为m1, 被碰小球的质 量为m2, P为碰前入射小球落点的平均位置,则 关系式 m OP m OM m ON
• 3、改进措施： • （1）设计方案时应保证碰撞为一维碰 撞，且尽量满足动量守恒的条件。 • （2）采取多次测量求平均值的方法减 小偶然误差。
你能改进来实验方案以简化实验步 骤吗？
改进方案： 去掉斜槽前方的 小支柱 注意：入射小球 碰后移动2r距离 所受摩擦力会造 成误差。 需验证： 入射小球m1
一高度滚下,使它们发生正碰,• 复8～9次,仿步 重
骤③,求出入射小球A的平均落点 M 和被碰小球B
的平均落点 N 。 ⑤、过O、N在纸上作直线,取OO'＝2r,O'即为被 碰球被碰时球心投影位置。
实验步骤
⑥、用刻度尺量OM、OP、O'N的长度。把两小 球的质量和相应的“速度数值"• 入表达式看 代 是否成立:
误差分析
• 1、系统误差：主要来源于装置本身是否 符合要求，即： • （1）碰撞是否为一维碰撞。 • （2）碰后小球的运动不一定是严格的平 抛运动，支柱的阻力、空气阻力的影 响…… • 入射小球滑动时与轨道间的摩擦不会造成 误差！（每次的速度均一样） • 2、偶然误差：主要来源于质量m和水平 位移s的测量。