实验 验证动量守恒定律
D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被
碰小球的阻力越小
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[解析]
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(1)用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆
心的位置是64.7 cm，这就是小球落点的平均位置． (2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m1、m2，三个落点 的距离x1、x2、x3，所以应选A、B、D. (3)入射小球的释放点越高．入射小球碰前速度越大，相碰时内力 越大，阻力的影响相对减小，可以较好地满足动量守恒的条件．也有利 于减少测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项C正 确．
白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板．
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四、实验步骤
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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． 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．
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(对应学生用书P241) 要点一 注意事项 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．
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(2)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平面 内． (3)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． (4)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；
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(对应学生用书P242) 1．某同学用下图甲所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB) 的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，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．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B 和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是________________
______________________．
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[尝试解答]
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(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块．
(2)作用前系统的总动量为滑块 1 的动量 p0＝m1v0. v0＝ 0.2 m/s＝2 m/s，p0＝0.31×2 kg· m/s＝0.620 kg· m/s.作用后系统 0.1
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某同学用如右图所示装置来验证动量守恒定律，让质量为m1的小 球从斜糟某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生 碰撞． (1)实验中必须要求的条件是__________． A．斜槽必须是光滑的 B．斜槽末端的切线必须水平 C．m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
(1)接通打点计时器的电源 0.618
放开滑块1
(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦
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题型二 例2 实验数据的处理
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某同学利用如图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 此实验是否成功地验证了动量守恒定律？
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三、实验器材
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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． 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、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、
D．m1每次必须从同一高度处滚下
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(2)实验中必须测量的物理量是__________． A．小球的质量m1和m2 C．小球半径R1和R2 E．桌面离地面的高度H [解析] 法． (1)实验中为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，要使两球 碰后均平抛，两球心必须在同一高度，要保证小球m1碰前速度不变，m
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⑥先________________，然后________________，让滑块带动纸 带一起运动； ⑦取下纸带．重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如上图(b)所示； ⑧测得滑块1的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. 完善实验步骤⑥的内容． (2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用 以前系统的总动量为______________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统 的总动量为__________kg·m/s.(保留三位有效数字)
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．
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要点二 误差分析
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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)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是 否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力． 2．偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量．
1每次必须从同一高度滚下，斜槽没必要保证光滑，故B、C、D正确．
B．小球起始高度h D．小球起飞的时间t F．小球飞出的水平距离s
本题考查验证动量守恒定律实验的基本原理和实验方
(2)必须测量两球质量m1、m2和小球平抛的水平距离，故选A、F. [答案] (1)BCD (2)AF
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(对应学生用书P241) 题型一 例1 实验原理的理解和误差分析 (2011·辽宁模拟)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验
证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如下图(a)所示，所用的气垫 导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均 匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从 小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和
球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，
操作10次．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
米尺的零点与O点对齐．
点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，
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(1)碰撞后B球的水平射程应取为__________cm； (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：______ ____.(填选项字母) A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C．测量A球或B球的直径 D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比) E．测量O点相对于水平槽面的高度
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p2 mA＋mB 联立④⑤式得 ＝ p1 mB
p2 2 代入已知条件得 ≈1.03 p1
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1－cos30° ⑥ 1－cos45°
p2－p1 由此可以推出| |≈1.4%<4% p1 所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律．
[答案]
见解析
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[答案]
(1)64.7(64.5～64.9均可)
(2)A、B、D
(3)C
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2Байду номын сангаас某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了 的轻质弹簧，如右图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细 线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动 量守恒． (1)该同学还必须有的器材是________________________． (2)需要直接测量的数据是___________________________. (3)用所得数据验证动量守恒的关系式是_______________． [解析] [答案] 这个实验的思路与课本上采用的实验的原理完全相同， (1)刻度尺、天平 (2)两木块的质量m1、m2和两木块落 (3)m1x1＝m2x2
导轨之间的摩擦而引起的误差．
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(1)下面是实验的主要步骤：
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①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨空腔内通入压缩空气； ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带 穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高 度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
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方案三：在光滑桌面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． 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． Δx 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． 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．
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(对应学生用书P240) 一、实验目的 1．验证一维碰撞中的动量守恒． 2．探究一维弹性碰撞的特点． 二、实验原理
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实验：验证动量守恒定律 Revised by BETTY on December 25,2020实验七验证动量守恒定律1.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.2.实验器材斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线.3.实验步骤(1)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.(2)按照如图1甲所示安装实验装置.调整、固定斜槽使斜槽底端水平.图1(3)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.(4)不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面.圆心P就是小球落点的平均位置. (5)把被撞小球放在斜槽末端，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.如图乙所示.(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度.将测量数据填入表中.最后代入m1·OP ＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立.(7)整理好实验器材，放回原处.(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒.1.数据处理验证表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON2.注意事项(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.命题点一教材原型实验例1如图2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.图2(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量(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hB.小球抛出点距地面的高度HC.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相碰，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(3)经测定，m1＝ g，m2＝ g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示.碰撞前后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶ .实验结果说明，碰撞前后总动量的比值p1p 1′＋p2′＝ .图3(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用(3)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm.答案(1)C (2)ADE (3)14 (4)解析(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v＝xt.而由H＝12gt2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即m1OPt＝m1OMt＋m2ONt，则可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.故只需测射程，因而选C.(2)由表达式知：在OP已知时，需测量m1、m2、OM和ON，故必要步骤有A、D、E.(3)p 1＝m 1·OP t ，p 1′＝m 1·OM t联立可得p 1∶p 1′＝OP ∶OM ＝∶＝14∶11，p 2′＝m 2·ONt则p 1′∶p 2′＝(m 1·OM t )∶(m 2·ONt)＝11∶ 故p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OPm 1·OM ＋m 2·ON≈(4)其他条件不变，使ON 最大，则m 1、m 2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，可得v 2＝2m 1v 0m 1＋m 2而v 2＝ON t ，v 0＝OP t故ON ＝2m 1m 1＋m 2·OP ＝错误!× cm≈ cm.变式1 在“验证动量守恒定律”的实验中，已有的实验器材有：斜槽轨道、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、圆规.实验装置及实验中小球运动轨迹及落点的情况简图如图4所示.图4试根据实验要求完成下列填空： (1)实验前，轨道的调节应注意 .(2)实验中重复多次让a 球从斜槽上释放，应特别注意 . (3)实验中还缺少的测量器材有 . (4)实验中需要测量的物理量是 . (5)若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式 成立.答案 (1)槽的末端的切线是水平的 (2)让a 球从同一高处静止释放滚下 (3)天平、刻度尺 (4)a 球的质量m a 和b 球的质量m b ，线段OP 、OM 和ON 的长度 (5)m a ·OP ＝m a ·OM ＋m b ·ON解析(1)由于要保证两球发生弹性碰撞后做平抛运动，即初速度沿水平方向，所以必需保证槽的末端的切线是水平的.(2)由于实验要重复进行多次以确定同一个弹性碰撞后两小球的落点的确切位置，所以每次碰撞前入射球a的速度必须相同，根据mgh＝12mv2可得v＝2gh，所以每次必须让a球从同一高处静止释放滚下.(3)要验证m a v0＝m a v1＋m b v2，由于碰撞前后入射球和被碰球从同一高度同时做平抛运动的时间相同，故可验证m a v0t＝m a v1t＋m b v2t，而v0t＝OP，v1t＝OM，v2t＝ON，故只需验证m a·OP＝m a·OM＋m b·ON，所以要测量a球的质量m a和b球的质量m b，故需要天平；要测量两球平抛时水平方向的位移即线段OP、OM和ON的长度，故需要刻度尺.(4)由(3)的解析可知实验中需测量的物理量是a球的质量m a和b球的质量m b，线段OP、OM和ON的长度.(5)由(3)的解析可知若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式m a·OP＝m a·OM＋mb·ON.命题点二实验方案创新创新方案1：利用气垫导轨1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两滑块的质量.(2)安装：按图5安装并调好实验装置.图5(3)实验：接通电源，利用光电计时器测出两滑块在各种情况下碰撞前、后的速度(例如：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.例2(2014·新课标全国卷Ⅱ·35(2))现利用图6(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)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实验测得滑块A 的质量m 1＝ kg ，滑块B 的质量m 2＝ kg ，遮光片的宽度d ＝ cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝ 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Δt B ＝ ms ，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.若实验允许的相对误差绝对值(⎪⎪⎪⎪⎪⎪碰撞前后总动量之差碰前总动量×100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律写出运算过程. 答案 见解析解析 按定义，滑块运动的瞬时速度大小v 为v ＝ΔsΔt①式中Δs 为滑块在很短时间Δt 内走过的路程 设纸带上相邻两点的时间间隔为Δt A ，则 Δt A ＝1f＝ s②Δt A 可视为很短.设滑块A 在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v 0、v 1. 将②式和图给实验数据代入①式可得v 0＝ m/s③ v 1＝ m/s④设滑块B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B⑤ 代入题给实验数据得v 2≈ m/s⑥设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p 和p ′，则p ＝m 1v 0⑦p′＝m1v1＋m2v2⑧两滑块在碰撞前、后总动量相对误差的绝对值为δp ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪p－p′p×100%⑨联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp≈%<5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.创新方案2：利用等长的悬线悬挂等大的小球1.实验器材：小球两个(大小相同，质量不同)、悬线、天平、量角器等.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两小球的质量.(2)安装：如图7所示，把两个等大的小球用等长的悬线悬挂起来.图7(3)实验：一个小球静止，将另一个小球拉开一定角度释放，两小球相碰.(4)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.(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.例3如图8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点下方桌子的边缘有一竖直立柱.实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高.将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上.释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，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.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：图8(1)还需要测量的量是、和 .(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为 .(忽略小球的大小)答案(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面离水平地面的高度H(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h解析(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h.创新方案3：利用光滑长木板上两车碰撞1.实验器材：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、小木片.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两小车的质量.(2)安装：如图9所示，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，连在小车甲的后面，在甲、乙两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.长木板下垫上小木片来平衡摩擦力.图9(3)实验：接通电源，让小车甲运动，小车乙静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两小车连接成一体运动.(4)测速度：可以测量纸带上对应的距离，算出速度.(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.例4某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图10所示.在小车甲后连着纸带，打点计时器的打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.图10(1)若已得到打点纸带如图11所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选段计算小车甲的碰前速度，应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“AB”“BC”“CD”或“DE”).图11(2)已测得小车甲的质量m甲＝ kg，小车乙的质量m乙＝ kg，由以上测量结果，可得碰前m甲v甲＋m乙v乙＝kg·m/s；碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝kg·m/s.(3)通过计算得出的结论是什么答案(1)BC DE(2) (3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.解析(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度.(2)v甲＝xBCΔt＝ m/s，v′＝xDEΔt＝ m/sm甲v甲＋m乙v乙＝kg·m/s碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝(m甲＋m乙)v′＝×kg·m/s＝kg·m/s.(3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.。
实验验证动量守恒定律
碰撞中的动量守恒1．实验目的、原理(1)实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒(2)实验原理(a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离．(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1①设碰撞后m1，m2的速度分别为v’1、v’2，则碰撞后系统总动量为p2=m l V’1+m2v’2②只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入①、②两式就可研究动量守恒．2．买验器材斜槽，两个大小相同而质量不等的小钢球，天平，刻度尺，重锤线，白纸，复写纸，三角板，圆规．3．实验步骤及安装调试(1)用天平测出两个小球的质量m l、m2．(2)按图5—29所示安装、调节好实验装置，使斜槽末端切线水平，将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜槽末端，调节支柱，使两小球相碰时处于同一水平高度，且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平行，以确保正碰后两小球均作平抛运动．(3)在水平地面上依次铺放白纸和复写纸．(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰撞前的位置，如图5—30所示．(5)移去被碰球m2，让入射球从斜槽上同一高度滚下，重复10次左右，用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面，其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P，如图5—31所示．(6)将被碰小球放在小支柱上，让入射球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次左右，同理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作一直线，取O0’=2r(r为小球的半径，可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂)，则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度．则系统碰撞前的动量可表示为p1=m1·OP，系统碰撞后的总动量可表示为p2=m1·OM+m2·O'N若在误差允许范围内p1与p2相等，则说明碰撞中动量守恒.(9)整理实验器材，放回原处．4.注意事项(1)斜槽末端切线必须水平．说明：调整斜槽时可借助水准仪判定斜槽末端是否水平．(2)仔细调节小立柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度，且要求两球球心连线与斜槽末端的切线平行。
力学实验中如何验证动量守恒定律
力学实验中如何验证动量守恒定律在物理学中，动量守恒定律是一个极其重要的基本定律。
它指出，如果一个系统不受外力或者所受合外力为零，那么这个系统的总动量保持不变。
为了验证这一定律，科学家们设计了各种各样的力学实验。
接下来，让我们一起探讨在力学实验中如何验证动量守恒定律。
首先，我们需要明确动量的概念。
动量（momentum）等于物体的质量乘以其速度，用公式表示就是 p ＝ mv ，其中 p 是动量，m 是物体的质量，v 是物体的速度。
在实验设计中，常见的方法有气垫导轨实验和碰撞实验。
气垫导轨实验是一种较为精确的验证动量守恒定律的方法。
气垫导轨是一种能够减少摩擦力的实验装置。
在气垫导轨上，我们可以让一个滑块以一定的初速度运动，然后通过光电门等测量装置来测量滑块的速度。
假设我们有两个质量分别为 m1 和 m2 的滑块，它们在气垫导轨上相向运动，速度分别为 v1 和 v2 。
在碰撞之后，它们的速度分别变为v1' 和 v2' 。
根据动量守恒定律，碰撞前的总动量应该等于碰撞后的总动量。
即：m1v1 ＋ m2v2 ＝ m1v1' ＋ m2v2' 。
在实验中，我们通过测量滑块碰撞前后的速度，代入上述公式进行计算，如果左右两边相等，就验证了动量守恒定律。
另一种常见的实验是碰撞实验。
比如，我们可以使用两个小球进行正碰实验。
在这个实验中，我们先测量两个小球的质量 mA 和 mB ，以及它们碰撞前的速度 vA 和 vB 。
碰撞后，再次测量它们的速度 vA' 和 vB' 。
同样，根据动量守恒定律，有 mAvA ＋ mBvB ＝ mAvA' ＋ mBvB' 。
为了更准确地测量速度，我们可以利用平抛运动的原理。
让碰撞后的小球做平抛运动，测量它们平抛的水平距离和下落的高度，从而计算出平抛的初速度。
在进行这些实验时，有几个关键的注意事项。
第一，要尽量减少实验中的误差。
例如，测量质量和速度时要使用精度较高的仪器，保证测量结果的准确性。
实验课8 验证动量守恒定律
������ ℎ0+ℎ
考向1
考向2
考向3
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实验探究拓展 本实验的创新点是在实验器材方面使用气垫导轨。两个滑块均 在气垫导轨上运动,摩擦阻力可忽略不计,两滑块碰撞前后的速度 由纸带得出,进而验证动量守恒,或结合能量守恒进行验证。
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考向1
考向2
考向3
例3某同学利用电火花计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律 的实验。气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、 滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一 定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中 喷出,使滑块稳定地悬浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导 轨之间的摩擦而引起的误差。
答案 (1)保持水平 (2)> = (3)A C (4)B
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考向1
考向2
考向3
实验数据处理与误差分析
例2下图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 使之静止,同时把球2放在立柱上。释放球1,当它摆到悬点正下方 时与球2发生对心碰撞,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。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。 现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b,C 点与桌子边沿间的水平距离为c。
(3)由题图甲所示装置可知,小球a和小球b相碰后,根据动量守恒 和能量守恒可知小球b的速度大于小球a的速度。由此可判断碰后 小球a、b的落点位置分别为A、C点。
(4)小球下落高度一样,所以在空中的运动时间t相等,若碰撞过程 满足动量守恒,则应有mav0=mava+mbvb,两边同乘以时间t可得 mav0t=mavat+mbvbt,即有 ma������������=ma������������+mb������������ ,故选项B正确。
动量守恒定律与动量守恒的实验验证
动量守恒定律与动量守恒的实验验证动量守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。
它指出，在一个被称为孤立系统的系统中，当没有外力作用时，系统的总动量保持不变。
这个定律可以通过实验进行验证，本文将介绍几个实验来验证动量守恒定律。
首先，让我们考虑一个简单的实验。
假设有两个相互对撞的小球，它们的质量分别为m1和m2，初速度分别为v1和v2。
根据动量守恒定律，我们可以得出如下公式：m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1' + m2 * v2'其中，v1'和v2'分别表示对撞后两个小球的速度。
通过实验可以发现，如果没有外力作用，对撞前后的总动量保持不变，即左侧和右侧的两项之和相等。
为了验证这个定律，我们可以设计一个实验。
首先，将一个小球放在桌子上，给它一个初速度v1。
然后，我们在小球前方放置一个静止的小球，两者发生弹性碰撞。
通过测量碰撞前后两个小球的速度，可以验证动量守恒定律是否成立。
实验结果应该显示，碰撞前后的总动量保持不变。
另一个实验是利用气垫式空气轨道进行验证。
空气轨道是一种物理实验装置，可以减小摩擦力对运动物体的影响。
我们可以在空气轨道上放置两个小球，并给它们一个初速度。
当两个小球碰撞后，测量它们的速度，并计算碰撞前后的总动量。
实验结果应该显示，总动量守恒。
此外，动量守恒定律的实验验证还可以通过利用弹簧系统进行。
我们可以设计一个包含弹簧的实验装置，通过拉伸或压缩弹簧，使一个小球在直线上作往复运动。
通过观察小球在运动中的速度和位置的变化，可以验证动量守恒定律的成立。
这些实验验证了动量守恒定律的准确性。
动量守恒定律的实验验证不仅深化了我们对动量守恒定律的认识，也为物理学的发展提供了重要的实验依据。
总之，动量守恒定律是一个基本的物理定律，可以通过实验进行验证。
几个简单的实验，如弹性碰撞实验、气垫式空气轨道实验和弹簧系统实验，能够验证动量守恒定律的准确性。
通过这些实验，我们可以深入理解动量守恒定律在物理世界中的应用。
动量守恒定律的实验验证
动量守恒定律的实验验证动量守恒定律是物理学中的基本定律之一，它在描述物体运动时起着重要的作用。
为了验证动量守恒定律的有效性和可靠性，进行了一系列实验。
实验一：弹性碰撞实验在实验室中，准备了两个相同质量的小球A和B，它们分别处于静止状态，相距一定距离。
首先给小球A以某一初速度，让其沿着一条直线轨道运动。
当小球A与小球B发生完全弹性碰撞后，观察两球的运动情况。
实验结果显示，小球A在碰撞前具有一定的动量，而小球B则静止。
在碰撞后，小球A的速度减小而改变了运动方向，而小球B则具有与小球A碰撞前小球A相同大小的速度，并沿着小球A碰撞前运动的方向运动。
实验结果表明，碰撞过程中总动量守恒，即小球A的动量减小，而小球B的动量增加，两者之和保持不变。
实验二：非弹性碰撞实验在实验室中，同样准备了两个相同质量的小球A和B，它们分别处于静止状态，相距一定距离。
与实验一不同的是，在这次实验中，小球A与小球B发生非弹性碰撞。
实验结果显示，小球A与小球B发生碰撞后，它们黏在一起并以共同的速度沿着小球A碰撞前运动的方向运动。
与弹性碰撞不同的是，碰撞过程中能量有一部分转化为内能而被损失，因此总动量守恒，但总机械能不守恒。
实验三：爆炸实验在实验室中，放置了一块弹性墙壁，并将一个质量较大的小球C静止放在墙壁前方。
在小球C与墙壁发生碰撞时，观察碰撞后的情况。
实验结果显示，当小球C与墙壁发生碰撞时，小球C的动量改变，由静止变为运动状态。
这说明，碰撞过程中小球C获得了墙壁的动量。
根据动量守恒定律，小球C的动量增加被墙壁吸收，总动量守恒。
通过以上实验可以得出一个普遍的结论：在孤立系统中，如果没有外力作用，系统总的动量保持不变。
这就是动量守恒定律的实验证明。
总结：动量守恒定律是物理学中非常重要的定律之一，通过弹性碰撞、非弹性碰撞和爆炸等实验证明了动量守恒定律的有效性和可靠性。
实验结果表明，无论是弹性碰撞还是非弹性碰撞，总的动量保持不变，只有部分能量转化或损失。
物理【实验】验证动量守恒定律
物理【实验】验证动量守恒定律1．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＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．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．3．实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)(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．(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：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示)(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．(4)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．(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：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示)(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．(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/Δt 算出速度．(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．方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)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。
动量守恒的实验验证
动量守恒的实验验证动量守恒是物理学中的重要定律之一，它表明在一个系统内，当没有外力作用时，系统的总动量将保持不变。
本文将介绍几种实验验证动量守恒的方法。
一、小球碰撞实验1.实验目的通过观察小球碰撞过程，验证动量守恒定律。
2.实验材料两个相同质量的小球、平滑水平面3.实验步骤- 将两个小球置于水平面上，使它们保持静止。
- 以一定的速度使一个小球向另一个小球运动。
- 观察碰撞过程中两个小球的运动状态。
4.实验结果分析如果两个小球碰撞之后静止，或者以相同的速度相背而去，那么可以得出结论：系统的总动量在碰撞过程中守恒。
二、火箭发射实验1.实验目的通过火箭发射实验，验证动量守恒定律。
2.实验材料小型火箭模型、发射器、计时器3.实验步骤- 在室外安全的地方进行实验。
- 将火箭模型放入发射器中。
- 点燃火箭模型的发动机。
- 使用计时器记录火箭从发射器射出到完全停止的时间。
4.实验结果分析在火箭发射过程中，如果火箭以一定的速度射出，并且在空中逐渐减速直至停止，那么可以得出结论：火箭前后的动量改变之和等于零，验证了动量守恒定律。
三、弹簧振子实验1.实验目的通过观察弹簧振子的运动过程，验证动量守恒定律。
2.实验材料弹簧振子装置、标尺、计时器3.实验步骤- 将标尺固定在垂直方向上，用于测量振子的位移。
- 将弹簧振子拉到一定距离，释放后观察其振动过程。
- 使用计时器记录振子从一个极端位置振动到另一个极端位置的时间。
4.实验结果分析弹簧振子在振动过程中，如果振幅和周期保持一致，可以得出结论：振子在每个极端位置的动量改变之和等于零，并验证了动量守恒定律。
综上所述，通过小球碰撞实验、火箭发射实验和弹簧振子实验，我们可以验证动量守恒定律的有效性。
这些实验结果证明了在没有外力作用时，系统的总动量将保持不变的原理。
对于我们理解物体运动和相互作用具有重要意义，并在工程设计和科学研究中发挥着重要作用。
实验7验证动量守恒定律
高频考点例析
【答案】 (1)c→b→d→a 答案】 (2)天平 滑块 、B的质量 A、mB 的质量m 天平 滑块A、 的质量
L1 L2 (3)mA ＝mB t1 t2
(4)只与 、B中的某一个粘连好， 只与A、 中的某一个粘连好 中的某一个粘连好， 只与 这样把弹簧的质量考虑进去， 这样把弹簧的质量考虑进去，会减小系 统误差．不能与A、 都粘连 否则A、 都粘连， 统误差．不能与 、B都粘连，否则 、 B可能碰不到 、D，计时误差较大 答 可能碰不到C、 ，计时误差较大(答 可能碰不到 案是开放的，只要合理即可) 案是开放的，只要合理即可
基础知识梳理
5．先不放被碰小球，让入射球从 ．先不放被碰小球， 斜槽上同一高度处滚下，重复10次 斜槽上同一高度处滚下，重复 次， 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球 落点圈在里面， 落点圈在里面，圆心就是入射球不碰 时的落地点P. 时的落地点 6．把被碰小球放在斜槽前端边缘 ． 处，让入射小球从同一高度滚下，使 让入射小球从同一高度滚下， 它发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求 它发生正碰，重复 次 仿步骤 求 出入射小球落地点的平均位置M和被碰 出入射小球落地点的平均位置 和被碰 小球落地点的平均位置N. 小球落地点的平均位置
高频考点例析
(2)以平抛时间为时间单位，则平 以平抛时间为时间单位， 以平抛时间为时间单位 抛的水平距离在数值上等于平抛初速 度．设A未碰 ，平抛水平位移为sA； 未碰B，平抛水平位移为 未碰 A、B相碰后，A、B两球的水平位移分 相碰后， 、 两球的水平位移分 、 相碰后 别为s 、 ， 、 质量分别为 质量分别为m 别为 A′、sB′，A、B质量分别为 A、 则碰前A的动量可写成 的动量可写成m mB，则碰前 的动量可写成 AsA，碰 总动量为m 后A、B总动量为 AsA′＋mBsB′，要验 、 总动量为 ＋ ， 证动量是否守恒， 证动量是否守恒，即验证以上两动量 是否相等． 是否相等．所以该实验应测量的物理 量有m 量有 A、mB、sA、sA′、sB′. 、
第4节 实验：验证动量守恒定律
1.找一个碰撞过程，设计实验装置
2.设法测量出碰撞前后系统的动量
3.比较前后动量的大小关系
4.处理数据并得出结论
第4节 实验：验证动量守恒定律
目录
方案一：气垫导轨法
方案二：打点计时器法
方案三：单摆法
方案四：抛体法
一、气垫导轨法
1.天平测质量m
2.光电门测速度V
(1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B
两球的速度(设A、B两球碰前的速度分别为vA、vB，
碰后速度分别为vA′、vB′)，则vA＝________________，
( − )
vA′＝________________，
( − ) vB＝____，
0 vB′＝__________。
【典例1】在“验证动量守恒定律”实验中常会用到气垫导轨，导轨与滑块
之间形成空气垫，使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦。现在有滑块A、B
和带竖直挡板C、D的气垫导轨，用它们验证动量守恒定律，实验装置如图
所示(弹簧的长度忽略不计)。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．调整气垫导轨使之水平；
3.列表处理数据
注意：导轨一定保持水平
质
量
速
度
mv
碰撞前
m1
m2
m1
m2
v1
v1’
v2’
v2
m1v1+m2v2
碰撞后
m1v1’+m2v2’
一、气垫导轨法
1.天平测质量m
2.光电门测速度V
3.列表处理数据
①在两车碰撞处加轻弹簧，使