1、返回返回一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒。驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)出相碰的兩物體的質(zhì)量在一維碰撞中，測(cè)出相碰的兩物體的質(zhì)量m1和和m2及及碰撞前、后物體的速度碰撞前、后物體的速度v1、v2及及v1、v2，找出碰撞前的，找出碰撞前的動(dòng)量動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看，看碰撞前、后動(dòng)量是否守恒。碰撞前、后動(dòng)量是否守恒。返回三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材方案一：方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè)兩個(gè))、重物、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。彈簧片、

2、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：方案二：帶細(xì)線的帶細(xì)線的埋刮板輸送機(jī)埋刮板輸送機(jī)擺球擺球(兩套兩套)、鐵架臺(tái)、天平、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。方案三：方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)(兩個(gè)兩個(gè))、天、天平、撞針、橡皮泥、平、撞針、橡皮泥、絞龍絞龍。方案四：方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線一條、斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。白紙、復(fù)寫(xiě)紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。返回四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟方案一：方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰

3、撞實(shí)驗(yàn)利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的電加熱管電加熱管光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量改改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向變滑塊的初速度大小和方向)。(4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。返回方案二：方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞利用等長(zhǎng)懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平

4、測(cè)出兩小球的質(zhì)量測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝：把兩個(gè)大小相等的小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái)。安裝：把兩個(gè)大小相等的小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái)。(3)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰。相碰。返回(4)測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。(5)改變條件：改變改變條件：改變電熱管電熱管碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(6)

5、驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。返回方案三：方案三：在光滑桌面上兩車(chē)碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)在光滑桌面上兩車(chē)碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車(chē)的質(zhì)量。測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車(chē)的質(zhì)量。(2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)的后面，在兩小車(chē)的碰撞穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)的后面，在兩小車(chē)的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。端分別裝上撞針和橡皮泥。(3)實(shí)驗(yàn)：接通實(shí)驗(yàn)：接通高溫烘箱高溫烘箱電源，讓小車(chē)電源，讓小車(chē)A運(yùn)動(dòng)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)，小車(chē)B靜止，靜止，兩車(chē)碰兩車(chē)碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩

6、小車(chē)連接成一體運(yùn)動(dòng)。撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車(chē)連接成一體運(yùn)動(dòng)。返回返回(2)按圖實(shí)按圖實(shí)161所示那樣安裝好實(shí)驗(yàn)裝所示那樣安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)切線水平，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球點(diǎn)切線水平，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰時(shí)處于同一水平高度，且碰撞瞬間碰時(shí)處于同一水平高度，且碰撞瞬間 圖實(shí)圖實(shí)161入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平。以確保正碰后的速度方向水平。(3)在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙。在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙。返回(4)在白紙

7、上記下重垂線所指的位置在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射球，它表示入射球m1碰碰前的位置。前的位置。(5)先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)重復(fù)10次，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈次，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)P。(6)把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟（次，仿步驟（5）求出入射?。┣蟪鋈肷湫∏?/p>

8、落地點(diǎn)的平均位置球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。返回(7)過(guò)過(guò)O和和N在紙上作一直線。在紙上作一直線。(8)用刻度尺量出線段用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度把兩小球的的長(zhǎng)度把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1OPm1OMm2ON，看是，看是否成立。否成立。返回返回返回六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng)1前提條件前提條件 碰撞的兩物體應(yīng)保證碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平水平”和和“正碰正碰”。2方案提醒方案提醒(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用 水平儀確保導(dǎo)軌水平。水平儀確保導(dǎo)

9、軌水平。(2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。返回(3)若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用 以平衡摩擦力。以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：斜槽末端的切線必須水平；斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球

10、；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。終保持不變。返回3探究結(jié)論探究結(jié)論 尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。七、誤差分析七、誤差分析1系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求，即：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維碰撞。碰撞是否為一維碰撞。(2)實(shí)驗(yàn)是否滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，實(shí)驗(yàn)是否滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平， 兩擺球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)是否平衡掉摩擦力。兩擺球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)是否平衡掉摩

11、擦力。2偶然誤差偶然誤差 主要來(lái)源于質(zhì)量主要來(lái)源于質(zhì)量m和速度和速度v的測(cè)量。的測(cè)量。返回返回例例1某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖實(shí)的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖實(shí)162甲所示，甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大

12、大減小了因滑塊使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。返回圖實(shí)圖實(shí)162返回(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；軌水平；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)

13、計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；返回使滑塊使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先先_，然后，然后_，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖實(shí)取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖實(shí)162乙所示；乙所示；測(cè)得滑塊測(cè)得滑塊1的質(zhì)量的質(zhì)量310 g，滑塊，滑塊2(包括橡皮泥包括橡皮泥)的質(zhì)量為的質(zhì)量為205 g。完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容。完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容。返回(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s 打一

14、個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi) kgm/s; 兩滑塊相互作兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)kgm/s(保留三位有效數(shù)字保留三位有效數(shù)字)。(3)試說(shuō)明試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_。返回返回答案答案(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦返回例例2(2011北京高考北京高考)如圖實(shí)如圖實(shí)163，用，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即

15、研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。圖實(shí)圖實(shí)163返回(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過(guò)僅測(cè)量是，可以通過(guò)僅測(cè)量_(填選項(xiàng)前的符號(hào)填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地，間接地解決這個(gè)問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題。A小球開(kāi)始釋放高度小球開(kāi)始釋放高度hB小球拋出點(diǎn)距地面的高度小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程返回(2)圖實(shí)圖實(shí)163中中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球?qū)嶒?yàn)時(shí)，

16、先讓入射球m1多次從斜軌上多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程，測(cè)量平拋射程O(píng)P。然后，把被碰小球然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上從斜軌上S位置靜止釋放，與小球位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)。相碰，并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是接下來(lái)要完成的必要步驟是_。(填選項(xiàng)前的符號(hào)填選項(xiàng)前的符號(hào))返回A用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B測(cè)量小球測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度開(kāi)始釋放高度hC測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD分別找到分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE測(cè)量平拋射程測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON返回(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表