人教高中物理实验八 验证动量守恒定律.docx

实验八　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甲所示安装实验器材。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)不放被碰小球，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)把被碰小球放在斜槽末端，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·
＝m1·＋m2·__，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·＝m1·＋m2·。
2.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】 (2020·广西钦州市4月综测)如图2甲，某实验小组采用常规方案验证动量守恒定律。实验完成后，该小组又把水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示。图中小球半径均相同、质量均已知，且mA＞mB，B、B′ 两点在同一水平线上。
,图2)
(1)若采用图甲所示的装置，实验中还必须测量的物理量是__________________________________________________________________。
(2)若采用图乙所示的装置，下列说法正确的是________。
A.必需测量BN、BP和BM的距离
B.必需测量B′N、B′P和B′M的距离
C.若＝＋，则表明此碰撞动量守恒
D.若＝＋，则表明此碰撞动量守恒
答案　(1)OM、OP和ON的距离　(2)BC
解析　(1)如果采用题图甲所示装置，由于小球平抛运动的时间相等，故可以用水平位移代替速度进行验证，故需要测量OM、OP和ON的距离。
(2)采用题图乙所示装置时，利用水平距离相等，根据下落的高度可确定飞行时间，从而根据高度表示出对应的水平速度，故需测量B′N、B′P和B′M的距离，故选项B正确；小球碰后做平抛运动，速度越快，下落高度越小，单独一个小球下落时，落点为P，两球相碰后，落点分别为M和N，根据动量守恒定律有mAv＝mAv1＋mBv2，而速度v＝，根据h＝gt2可得t＝，解得v＝，v1＝，v2＝，代入动量守恒表达式，消去公共项后，有＝＋，故选项C正确。
【变式1】 如图3，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