动量守恒实验原理
高中物理 实验七验证动量守恒定律解析
实验七验证动量守恒定律基础知识（一）实验目的验证动量守恒定律：（二）实验原理（1）两个质量大小不同的小球m1、m2发生正碰，若碰前m1的速度为v1，m2静止，且碰撞瞬间，两球构成系统动量恒定，若碰后m1、m2的速度分别为v′1和v′2，据动量守恒定律应有：m1v1=m1v′1+m2v′2，故只要测出两球质量m1=？m2=？及碰撞前后二球的速度v1，v′1和v′2就可验证碰撞过程动量是否守恒.（如图所示）（2）将小球m2放在斜槽末端，让小球m1从斜槽上滚下与m2相碰，碰后二球均做平抛运动，因为它们下落高度相同，飞行时间也就相同，它们飞行的距离s=vt与小球开始平抛时的速度成正比.下图中OP=v1t①OM=v′1t②ON=v′2t③如果实验测得m1、m2、OP、OM、ON满足m1OP=m1OM+m2ON将①②③代入消去t即可看到m1v1=m1v′1+m2v′2这样就验证了动量守恒定律（三）实验器材斜槽轨道，体积相同质量不同的两个小球、重锤线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规.第二关：技法关解读高考解题技法一、实验注意事项技法讲解1.要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，使碰撞后的速度方向在水平方向上.2.应使入射小球的质量大于被碰小球的质量.3.每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下.可在斜槽上适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球.4.白纸铺好后不能移动.典例剖析例1“验证动量守恒定律”的实验必须满足的条件是（）A.轨道末端的切线必须是水平的B.斜槽轨道必须光滑C.入射球m1每次必须从同一高度滚下D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度解析：为了保证小球碰后做平抛运动，轨道应调整末端的切线必须水平.为了保证入射小球m1滑到斜槽末端时速度不变，应从同一高度处滚下来，至于斜槽是否光滑对实验无影响.两球要对心正碰，且碰后m2球水平飞出，所以m1、m2两球的球心必须在同一高度.应选ACD.答案：ACD二、实验误差的来源分析技法讲解1.应多次进行碰撞，两球的落地点均要通过取平均位置来确定，以减小偶然误差.2.在实验过程中，使斜槽末端切线水平和两球发生正碰，否则两小球在碰后难以做平抛运动.3.适当选择挡球板的位置，使入射小球的释放点稍高，以获得较大的入射速度.4.实验过程中白纸位置发生移动，导致在白纸上的落点位置发生较大变化，也会给测量带来误差.典例剖析例2在“验证动量守恒定律”实验中，产生误差的主要原因有（）A.碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的方向不是绝对沿水平方向B.小球在空中飞行时受到空气阻力C.通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差D.测量长度时有误差解析：若入射小球和被碰小球的运动方向不是绝对沿水平方向，就不能保证它们做平抛运动，给验证带来很大误差.小球在空中飞行时受空气阻力大小与速度大小有关，速度越大阻力越大，因而落地点到抛出点的水平距离会有系统误差.落点的确定及长度的测量会存在偶然误差.答案：ABD三、实验操作技巧技法讲解1.如何确定落点位置?用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置.2.如何确定斜槽的末端点的切线水平?把小球放在斜槽末端的水平部分，调整斜槽末端的固定螺丝，若小球在水平部分的任意位置都能平衡，说明斜槽末端点的切线已经调到水平.3.需要进行哪些测量?用天平测出入射小球和被碰小球的质量m1、m2.用刻度尺测出未放被碰小球时，入射小球从斜槽上滚下时落地点P到O的距离OP，再测出放上被碰小球，两球发生碰撞后两球落地点到O的距离OM、ON.典例剖析例3在验证动量守恒的实验中必须测量的量是（）A.小球的质量m1和m2B.小球半径r1和r2C.桌面离地的高度HD.小球起始高度E.从两球相碰到两球落地的时间F.小球m1单独滚下的水平距离G.两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离解析：在本实验中，直接测量的量有：两小球质量m1、m2；入射小球m1单独滚下做平抛运动的水平距离和两小球相碰后飞出做平抛运动的水平距离.两小球在平抛运动中，在竖直方向上发生的位移相同，两小球做平抛运动的时间相等，因此它们在水平方向上做匀速分运动的时间也相等，可以利用水平运动距离的测量代替对速度的测量.故不需要测小球平抛运动的起始高度、桌面的高度及两球做平抛的运动时间，选项AFG正确.答案：AFG第三关：训练关笑对高考随堂训练1.在研究“碰撞中的动量守恒”实验中，设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，它们的半径分别为r1、r2，为了减小实验误差，下列说法正确的是（）A.m1=m2，r1>r2B.m1>m2,r1=r2C.降低碰撞实验器的高度D.入射小球释放点要适当高一点解析：入射小球质量要大于被碰小球质量，这样入射小球碰后不反弹.释放点适当高些使入射小球碰前有较大速度.答案：BD2.在“碰撞中的动量守恒”实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放，这是为了使（）A.小球每次都能水平飞出槽口B.小球每次都以相同的速度飞出槽口C.小球在空中飞行的时间不变D.小球每次都能对心碰撞解析：小球每次滚下都应从同一位置无初速释放，各力做功情况相同，小球在斜槽末端速度相同.答案：B3.在“碰撞中的动量守恒”实验中，需用的测量仪器（或工具）有（）A.秒表B.天平C.刻度尺D.游标卡尺答案：BC4.在“碰撞中的动量守恒”实验中，下列关于小球落点的说法，正确的是（）A.如果小球每次从同一点无初速释放，重复几次的落点一定是重合的B.由于偶然因素的存在，重复操作时的小球落点不重合是正常的，但落点应当比较密集C.测定P点位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、P3……P10，则OP应取OP1、OP 2、OP 3……OP 10的平均值，即OP=12310OP OP OP OP 10+++⋯⋯+ D.用半径尽量小的圆把P 1、P 2、P 3……P 10圈住，这个圆的圆心是入射小球落点平均位置P解析：小球落点不可能严格重合，用最小圆法确定落点位置.答案：BD5.为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：①用天平测出两个小球的质量（分别为m 1和m 2，且m1>m 2).②按照如图所示的那样，安装好实验装置.将斜槽AB 固定在桌边，使槽的末端点的切线水平.将一斜面BC 连接在斜槽末端.③先不放小球m 2，让小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置.④将小球m 2放在斜槽前端边缘处，让小球m 1从斜槽顶端A 处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m 1和小球m 2在斜面上的落点位置.⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B 的距离.图中D 、E 、F 点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B 点的距离分别为L D 、L E 、L F .根据该同学的实验，回答下列问题：（1）小球m 1与m 2发生碰撞后，m 1的落点是图中的__点，m 2的落点是图中的点___.(2)该同学认为如果用测得的物理量来表示，只要满足关系式：m 1(LE)1/2=m 1(LD)1/2+m 2(LF)1/2则说明两个小球在碰撞中动量是守恒的，你认为这种想法对吗？______（填对或错）.(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞.答案：(1)DF(2)对（3）m 1L E =m 1L D +m 2L F6.某同学用如图所示装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ 是斜槽，QR 是水平槽，斜槽与水平槽之间平滑连接.实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，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 球放在水平槽上靠近槽末端的位置，让A 球仍从原位置由静止开始滚下，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，重复这种操作10次．在记录纸上，最终确定D 、E 和F 为三个落点的平均位置．图中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的竖直投影点.（1）除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还需要用到的器材有______.A ．秒表B.天平C.毫米刻度尺D.打点计时器(及电源和纸带)E.圆规F.弹簧测力计G.游标卡尺(2)测得OD=15.7 cm ，OE=25.2 cm ，OF=40.6 cm ，已知本实验中的数据相当好地验证了动量守恒定律，则入射小球与被碰小球的质量m 1与m 2之比12m m =_________．(计算结果保留两位有效数字)答案：（1）BCE （2）4.3 7.碰撞的恢复系数的定义为e=212010v v v v --,其中v 10和v 20分别是碰撞前两物体的速度,v 1和v 2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)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中仅用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量.实验步骤如下:安装好实验装置,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.在上述实验中,①P点是__________________的平均位置,M点是___________________的平均位置,N点是___________________的平均位置.②请写出本实验的原理_____________，写出用测量量表示的恢复系数的表达式___________.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?___________.解析：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碰撞后小球1落点的平均位置；N点是小球2落点的平均位置.②原理：小球从槽口C飞出后做平抛运动的时间相同，设为t，则有OP=v10t OM=v1t ON=v2t小球2碰撞前静止，v 20=0，e=211020v v ON OM ON OM v v OP 0OP---==-- ③OP 与小球的质量无关，OM 和ON 与小球的质量有关.答案：见解析点评：验证动量守恒定律的实验原理是采用等效替代法，用小球的水平位移替代碰撞后的水平速度进行计算.。
高考物理总复习 实验 验证动量守恒定律课件
(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。把两小球的质
量和相应的数值代入 m1·OP ＝m1·OM ＋m2·ON ，看是否成立。
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方案三：小车速度的测量：v＝ΔΔxt ，式中 Δx 是纸带上两计数 点间的距离，可用刻度尺测量，Δt 为小车经过 Δx 的时间，可由打 点间隔算出。
2．验证的表达式 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 方案四：验证的表达式 m1 OP ＝m1 OM ＋m2 ON
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四、实验步骤(怎么做) 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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七、误差分析(为什么) 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 摆球是否等大，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。
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考查实验原理与操作
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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
实验：验证动量守恒定律
实验七验证动量守恒定律之蔡仲巾千创作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.实验步调(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)依照如图1甲所示装置实验装置.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.用步调(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，丈量线段OP、OM、ON的长度.将丈量数据填入表中.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坚持不变.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，但可以通过仅丈量(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，丈量平抛射程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.接下来要完成的需要步调是.(填选项前的符号)A.用天平丈量两个小球的质量m1、m2B.丈量小球m1开始释放高度hC.丈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.丈量平抛射程OM 、ON(3)经测定，m1＝45.0g ，m2＝7.5g ，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p1p1′＋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)142.91.01(4)76.80解析(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v ＝x t.而由H ＝12gt2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即m1OP t ＝m1OM t ＋m2ON t，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，需丈量m1、m2、OM 和ON ，故需要步调有A 、D 、E.(3)p1＝m1·OP t ，p1′＝m1·OM t 联立可得p1∶p1′＝OP∶O M ＝44.80∶35.20＝14∶11，p2′＝m2·ON t则p1′∶p2′＝(m1·OM t )∶(m2·ON t)＝11∶2.9 故p1p1′＋p2′＝m1·OP m1·OM＋m2·ON≈1.01 (4)其他条件不变，使ON 最大，则m1、m2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，可得v2＝2m1v0m1＋m2而v2＝ON t ，v0＝OP t故ON ＝2m1m1＋m2·OP＝2×45.045.0＋7.5×44.80 cm ≈76.80 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、大小相等质量分歧的小钢球两个、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)实验中还缺少的丈量器材有.(4)实验中需要丈量的物理量是.(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ma 和b 球的质量mb ，线段OP 、OM 和ON 的长度(5)ma·OP＝ma·OM＋mb·ON解析(1)由于要包管两球发生弹性碰撞后做平抛运动，即初速度沿水平方向，所以必须包管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mav0＝mav1＋mbv2，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mav0t ＝mav1t ＋mbv2t ，而v0t ＝OP ，v1t ＝OM ，v2t ＝ON ，故只需验证ma·OP＝ma·OM ＋mb·ON，所以要丈量a 球的质量ma 和b 球的质量mb ，故需要天平；要丈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丈量的物理量是a 球的质量ma 和b 球的质量mb ，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ma·OP＝ma·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)装置：按图5装置并调好实验装置.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m1＝0.310kg ，滑块B 的质量m2＝0.108kg ，遮光片的宽度d ＝1.00cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝50.0Hz.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ΔtB＝3.500ms ，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 ＝Δs Δt① 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ΔtA，则ΔtA＝1f＝0.02s② ΔtA 可视为很短.设滑块A 在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1.将②式和图给实验数据代入①式可得v0＝2.00m/s③v1＝0.970m/s④设滑块B 在碰撞后的速度大小为v2，由①式有v2＝d ΔtB⑤ 代入题给实验数据得v2≈2.86m/s⑥设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p 和p′，则p ＝m1v0⑦p′＝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≈1.7%<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，质量分歧)、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)装置：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：可以丈量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，丈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)还需要丈量的量是、和.(2)根据丈量的数据，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更，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，故只要再丈量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变更；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碰撞前后的速度变更，故只要丈量弹性球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的动量变更.(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)装置：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，两车碰撞时撞针拔出橡皮泥中，两小车连接成一体运动.(4)测速度：可以丈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50Hz，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＝0.40kg，小车乙的质量m乙＝0.20kg，由以上丈量结果，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)BCDE(2)0.4200.417(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＝xBC Δt ＝1.05m/s ，v′＝xDE Δt＝0.695m/s m 甲v 甲＋m 乙v 乙＝0.420kg·m/s碰后m 甲v 甲′＋m 乙v 乙′＝(m 甲＋m 乙)v′＝0.60×0.695kg·m /s ＝0.417 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.。
高考物理一轮复习 实验专题 十六 验证动量守恒定律课件
若实验允许的相对误差绝对值
碰撞前碰后前总总动动量量之差×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．
图实-16-1
(3)白纸在下，复写纸在上，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所有的小球落点圈在里面，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 和被碰小球落点的平均位置 N.如图实-16-2 所示．
● 实验过程 1．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．
2．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验． (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．
3．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．
《动量与动量守恒》课件
动量的计算公式
总结词
动量的计算公式是P=mv，其中m表示物体的质量，v表示物 体的速度。
详细描述
动量的计算公式是P=mv，其中m表示物体的质量，单位是 千克（kg），v表示物体的速度，单位是米/秒（m/s）。这 个公式用于计算物体的动量，即物体运动时的质量和速度的 乘积。
动量单位与符号
总结词
在国际单位制中，动量的单位是千克·米/秒（kg·m/s），符号为P。
动量定理在日常生活和科技领域中有广泛的应用。例如，在车辆安全设计中，可以利用 动量定理来分析碰撞过程中车辆的变形和受力情况，从而优化车辆的结构设计。在航天 工程中，可以利用动量定理来分析火箭发动机喷气速度与推力之间的关系，从而优化火
箭的设计和发射过程。此外，在体育运动、军事等领域中也有广泛的应用。
06 动量与动量守恒的实验验证
详细描述
动量定理的推导过程可以通过牛顿第二定律 （F=ma）和积分运算来完成。首先，根据 牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正 比，然后通过积分运算，可以得到物体动量 的变化量与作用力与时间的乘积成正比，即 动量定理的表述。
动量定理的应用
总结词
动量定理在日常生活和科技领域中有广泛的应用。
详细描述
VS
详细描述
动量守恒定律只在满足一定条件时才成立 。这些条件包括系统不受外力作用或者系 统所受的外力作用之和为零。这是因为动 量守恒定律是在理想状态下推导出来的， 忽略了空气阻力、摩擦力等外部因素的影 响。因此，在实际应用中，只有当系统满 足这些条件时，才能应用动量守恒定律。
动量守恒定律的推导
总结词
总结词
动量定理的表述是物体动量的变化量等于作用力与时间的乘积。
详细描述
动量定理是物理学中的一个基本定理，它描述了物体动量的变化与作用力之间的关系。具体来说，一 个物体动量的变化量等于作用力与作用时间的乘积。这个定理在经典力学和相对论力学中都有应用。
动量守恒定律
动量守恒定律动量守恒定律是物理学中的重要定律之一，它描述了一个封闭系统中，如果没有外力作用，系统的总动量将保持不变。
本文将详细介绍动量守恒定律的定义、原理、应用以及相关实验。
一、动量守恒定律的定义动量是物体运动的量度，它等于物体的质量与速度的乘积，即动量=质量×速度。
动量守恒定律的定义可以表述如下：在一个封闭系统中，如果没有外力作用，系统的总动量保持不变。
二、动量守恒定律的原理动量守恒定律的原理可以从牛顿第二定律推导而来。
根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比，即F=ma。
将牛顿第二定律改写为F=Δ(mv)/Δt，其中Δ(mv)表示物体动量的变化量，Δt表示时间变化量。
如果没有外力作用，即 F=0，则Δ(mv)=0，即总动量保持不变。
三、动量守恒定律的应用动量守恒定律在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 碰撞问题：当两个物体发生碰撞时，根据动量守恒定律可以推导出碰撞前后物体的速度变化。
例如，在车辆碰撞事故中，利用动量守恒定律可以确定碰撞前后车辆的速度，从而分析碰撞的严重程度。
2. 火箭推进原理：火箭推进原理依赖于动量守恒定律。
火箭喷出高速气体的同时，产生与气体喷出速度相反的动量，从而推动火箭向前运动。
3. 弹道学：弹道学研究物体在重力和空气阻力下的运动规律。
动量守恒定律是弹道学中的基本原理，通过分析物体在不同重力和阻力条件下的动量变化，可以预测物体的轨迹和射程。
四、相关实验为了验证动量守恒定律的有效性，科学家们进行了一系列实验。
以下是两个与动量守恒定律相关的实验。
1. 碰撞实验：在实验室中，可以通过设计不同碰撞装置，如弹性碰撞和非弹性碰撞，来观察和测量碰撞前后物体的质量和速度变化。
实验结果验证了动量守恒定律在碰撞问题中的适用性。
2. 火箭实验：利用模型火箭进行实验，测量火箭喷出气体的速度和质量，以及火箭前后的速度变化，验证了动量守恒定律在火箭推进中的应用。
验证动量守恒定律实验报告
验证动量守恒定律实验报告一、实验目的验证在碰撞过程中动量守恒定律的正确性。
二、实验原理在一个理想的物理系统中，如果没有外力作用，系统的总动量保持不变。
在本实验中，通过研究两个物体的碰撞前后的动量变化，来验证动量守恒定律。
对于两个相互碰撞的物体，设它们的质量分别为 m1 和 m2，碰撞前的速度分别为 v1 和 v2，碰撞后的速度分别为 v1' 和 v2'。
根据动量的定义，动量 p ＝ mv，碰撞前系统的总动量为 P ＝ m1v1 ＋ m2v2，碰撞后系统的总动量为 P' ＝ m1v1' ＋ m2v2'。
如果在实验误差允许的范围内，P ＝ P'，则验证了动量守恒定律。
三、实验器材1、气垫导轨2、光电门计时器3、两个滑块（质量分别为 m1 和 m2）4、天平5、细绳、滑轮四、实验步骤1、用天平分别测量两个滑块的质量 m1 和 m2，并记录下来。
2、将气垫导轨调至水平。
可以通过调节导轨底部的螺丝，使滑块在导轨上能保持匀速直线运动，从而判断导轨是否水平。
3、安装光电门计时器。
在气垫导轨的适当位置安装两个光电门，分别用于测量滑块碰撞前后通过光电门的时间。
4、给滑块 m1 一定的初速度，使其与静止的滑块 m2 发生碰撞。
5、记录滑块通过光电门的时间 t1、t2、t1' 和 t2'。
6、根据公式 v ＝ d ／ t（其中 d 为光电门遮光片的宽度），计算出碰撞前后滑块的速度 v1、v2、v1' 和 v2'。
7、计算碰撞前系统的总动量 P ＝ m1v1 ＋ m2v2 和碰撞后系统的总动量 P' ＝ m1v1' ＋ m2v2'。
8、重复实验多次，以减小实验误差。
五、实验数据记录及处理｜实验次数|m1（kg）｜m2（kg）｜v1（m/s）｜v2（m/s）｜v1'（m/s）｜v2'（m/s）｜P（kg·m/s）｜P'（kg·m/s）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|计算每次实验的碰撞前总动量 P 和碰撞后总动量 P'，并计算它们的差值ΔP ＝ P P'。
高考物理总复习 实验7 验证动量守恒定律课件
图3
• (1)碰撞后B球的水平射程应取______ cm. • (2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的有________.
(填选项号) • 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
• 2．O、P、M、N各点定位不准确，测量和作图有偏差．
• 六、注意事项
• 1．本实验中两个小球质量不同，一定是质量大的作入射球， 质量小的作被碰球，如果用质量小的球与质量大的球相碰， 则质量小的球可能被反弹，这样就不能准确测定入射小球碰 后的速度．
• 2．该实验要确保斜槽末端水平．检验斜槽末端是否水平的 方法是：将小球轻轻放在斜槽末端的水平部分的任一位置， 若小球均能保持静止，则表明斜槽末端已水平．
图2
• 3．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复 写纸上时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹．
• 4．在白纸上记下重垂线所指的位置O.
• 5．先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度滚下， 重复10次．用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面，圆心 P就是小球落点的平均位置．
• 6．把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的 高度滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用同样的方法 标出碰撞后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.
• (3)入射球的释放点越高，入射球碰前速度越大，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，也有利于减小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．
• 答案 (1)65.7 (2)ABD (3)C
碰撞与动量守恒实验报告(两篇)2024
引言概述：本实验报告旨在探讨碰撞与动量守恒原理，并通过实验验证该原理的有效性。
动量守恒是一个基本的物理原理，适用于各种物体的碰撞问题。
在实验中，我们将通过进行不同类型的碰撞实验来观察和分析碰撞前后物体的动量变化，并据此验证动量守恒原理。
正文内容：1. 碰撞类型及动量守恒原理1.1 弹性碰撞弹性碰撞是指两个物体在碰撞过程中动能和动量都得到守恒的碰撞类型。
在弹性碰撞中，碰撞物体之间相互作用力的大小和方向完全相反，并且动量总和在碰撞前后保持不变。
根据动量守恒原理，我们可以通过测量碰撞前后物体的速度和质量来计算和验证动量守恒。
1.2 非弹性碰撞非弹性碰撞是指两个物体在碰撞过程中不完全弹性恢复的碰撞类型。
在非弹性碰撞中，碰撞物体之间存在能量损失，并且在碰撞后分别以不同速度进行运动。
尽管动能不能守恒，但动量守恒仍然保持不变。
我们可以通过测量碰撞前后物体的速度和质量，以及所损失的能量来验证动量守恒。
2. 实验器材和步骤2.1 实验器材本实验所需的器材包括：弹性碰撞车、非弹性碰撞车、轨道、计时器、测量工具等。
2.2 实验步骤(1) 设置轨道和安装弹性碰撞车。
(2) 确保弹性碰撞车和非弹性碰撞车的初始位置和速度。
(3) 开始实验，并使用计时器记录碰撞前后物体的运动时间。
(4) 测量物体的质量，并记录实验数据。
(5) 重复实验，得出平均值并计算动量变化。
3. 实验结果和数据分析3.1 弹性碰撞实验结果我们进行了一系列弹性碰撞实验，并测量了碰撞前后物体的速度和质量。
通过计算动量的变化，我们发现动量在碰撞前后保持不变的结果与动量守恒原理相一致。
3.2 非弹性碰撞实验结果我们进行了一系列非弹性碰撞实验，并测量了碰撞前后物体的速度和质量。
通过计算动量的变化和能量损失，我们发现动量在碰撞前后仍然保持不变，验证了动量守恒原理的有效性。
4. 实验误差和改进4.1 实验误差来源实验误差主要来自于实验仪器的精确度、人为操作的不准确性以及环境因素的干扰等。
高中物理-动量守恒定律
动量守恒定律与系统的能量守恒类似，系统的动量也存在守恒的情况。
动量什么情况下才守恒呢？动量守恒定律又是通过什么实验来验证的呢？我们下面就来研究动量守恒定律的内容。
动量守恒定律的内容如果一个系统不受外界力或所受外界的力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。
还可以表述为，当没有外界的力作用时，系统内部不同物体间动量相互交换，但总动量之和为固定值。
动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体。
提醒同学们，动量也是矢量。
如静止的铀核发生α衰变，反冲核和α粒子的动量的动量变化大小相同，方向相反，动量变化的矢量和是零，但两个动量在数量上都增大了。
动量守恒定律的公式基本公式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′；此公式为两个物体动量守恒的表达式，多个物体碰撞可以写成：m1v1+m2v2+……=m1v1′+m2v2′+……公式还可以写成p1+p2=p1′+p2′，或者Δp1+Δp2=0，Δp1=-Δp2（动量变化量守恒）下面，我们来探究动量守恒定律的条件是什么?动量守恒定律的条件用一句话来说动量守恒的前提条件：在规定的方向上，系统不受“外界的力”。
这句话共有三个要素：1方向；2系统；3外力。
（1）关于方向的说明：在探究动量是否守恒的时候，要首先明确方向，一般规定碰撞或运动所在的直线对应的方向(正负两个方向均可)。
（2）对“外力”的理解：这个“外力”指的是“外界的力”，与研究系统内部的力无关，什么是内部的力呢？举个例子，比如两个人在理想冰面互推的“推力”，等等。
而外力呢？对于这两个人来说，墙给某个人的力就是（这个系统）外界的力。
（3）系统的说明：使用动量守恒定律，必须是两个或两个以上的物体构成的系统，或者爆破为两个物体的整体。
总之一句话，我们研究动量的对象是多个物体组成的系统。
（4）需要记忆的动量守恒定律模型：总结:“光滑面两球相撞”、“冰面互推”、“两个弹簧链接的物体”、“斜面上滑动小物块”、“子弹射入木块”、“火箭发射”、“人在船面上走动”、“二起脚空中爆破”、“粒子裂变”等。
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动量守恒实验原理
一、实验原理
动量守恒是指在一个封闭系统中，当没有外力作用时，系统中各个物体的动量总和保持不变。
动量的大小与物体的质量和速度有关，动量守恒可以用数学公式表示为：m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'，其中m1、m2分别为物体1和物体2的质量，v1、v2为它们的初始速度，v1'、v2'为它们的最终速度。
二、实验装置
为了验证动量守恒原理，我们可以利用一台动量守恒实验装置。
该装置由一根水平轴支撑着的旋转臂组成，旋转臂上分别固定着两个质量相同的小车。
小车上装有弹簧，可以将两个小车连接起来。
实验中，我们可以给一个小车施加一个初速度，然后观察两个小车的碰撞过程，通过测量两个小车的速度变化，来验证动量守恒原理。
三、实验结果
在实验中，我们可以通过记录两个小车的质量和速度，来计算它们的动量，并验证动量守恒原理。
下面是一个实验结果的例子：
假设小车1的质量为m1=0.5kg，初始速度为v1=1m/s；小车2的质量为m2=0.5kg，初始速度为v2=0m/s。
当小车1和小车2发生碰撞后，小车1的速度变为v1'=0m/s，小车2的速度变为v2'=1m/s。
根据动量守恒原理，我们可以得到m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'，代入具体数值计算得到：0.5kg * 1m/s + 0.5kg * 0m/s = 0.5kg * 0m/s + 0.5kg * 1m/s，左右两边的结果相等，验证了动量守恒原理。
通过多次实验可以发现，无论初始速度如何变化，只要没有外力作用，两个小车碰撞后的速度之和始终保持不变。
这与动量守恒原理是一致的。
动量守恒实验通过观察和测量物体的动量变化，验证了动量守恒原理的正确性。
实验装置的设计和实验结果的分析都有助于我们更好地理解和应用动量守恒原理。
动量守恒原理在物理学中具有重要的意义，不仅可以用于解释各种物理现象，还被广泛应用于工程和科学研究中。
希望通过本文的介绍，读者对动量守恒实验有了更深入的了解。