實(shí)驗(yàn)八考證動(dòng)量守恒定律1．實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v′，算出碰撞前的動(dòng)量

p＝m1v1＋m2v2

及碰撞后的動(dòng)量

p′＝

m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量能否相等．2．實(shí)驗(yàn)器械斜槽、小球(兩個(gè))、天平、直尺、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)、重垂線．3．實(shí)驗(yàn)步驟用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍罁?jù)如圖1甲所示安裝實(shí)驗(yàn)器械．調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平．圖1白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m合地點(diǎn)鋪放好．記下重垂線所指的地點(diǎn)O.不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球全部的落點(diǎn)都圈在里面．圓心P就是小球落點(diǎn)的均勻地點(diǎn)．把被撞小球放在斜槽尾端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次．用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的均勻地點(diǎn)M和被撞小球落點(diǎn)的均勻地點(diǎn)N.如圖乙所示．連結(jié)ON，丈量線段OP、OM、ON的長度．將丈量數(shù)據(jù)填入表中．最后輩入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在偏差同意的范圍內(nèi)能否建立．整理好實(shí)驗(yàn)器械，放回原處．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)偏差同意范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒．1．?dāng)?shù)據(jù)辦理考證表達(dá)式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON2．注意事項(xiàng)斜槽尾端的切線一定水平；入射小球每次都一定從斜槽同一高度由靜止開釋；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的地點(diǎn)要一直保持不變．例1(2019·廣西欽州市4月綜測)如圖2甲，某實(shí)驗(yàn)小組采納常規(guī)方案考證動(dòng)量守恒定律．實(shí)驗(yàn)達(dá)成后，該小組又把水平木板改為豎直木板再次實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示．圖中小球半徑均同樣、質(zhì)量均已知，且mA>mB，B、B′兩點(diǎn)在同一水平線上．圖2若采納圖甲所示的裝置，實(shí)驗(yàn)中還一定丈量的物理量是__________________________．若采納圖乙所示的裝置，以下說法正確的選項(xiàng)是______．A．必要丈量BN、BP和BM的距離B．必要丈量B′N、B′P和B′M的距離mmmC．若AAB＝＋，則表示此碰撞動(dòng)量守恒B′PB′MB′ND．若mAmAmB＝＋，則表示此碰撞動(dòng)量守恒B′NB′MB′P答案(1)OM、OP和ON的距離(2)BC分析(1)假如采納題圖甲所示裝置，因?yàn)樾∏蚱綊佭\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，故能夠用水平位移取代速度進(jìn)行考證，故需要丈量OM、OP和ON的距離；采納題圖乙所示裝置時(shí)，利用水平距離相等，依據(jù)著落的高度可確立飛翔時(shí)間，進(jìn)而依據(jù)高度表示出對應(yīng)的水平速度，故需丈量B′N、B′P和B′M的距離，小球碰后做平拋運(yùn)動(dòng)，速度越快，下落高度越小，單唯一個(gè)小球著落時(shí)，落點(diǎn)為P，兩球相碰后，落點(diǎn)分別為M和N，依據(jù)動(dòng)量守恒定律有：mv＝mv＋mv，而速度v＝AA1B2l，依據(jù)h＝12可得t＝2hBB′BB′t2gtg，解得：v＝，v1＝，2B′P2B′MggBB′，代入動(dòng)量守恒表達(dá)式，消去公共項(xiàng)后，有：mAv2＝＝2B′NB′PgmAmB＋，應(yīng)選C.B′MB′N變式1如圖3，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”能夠考證動(dòng)量守恒定律，即研究兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系．圖3實(shí)驗(yàn)中，直接測定小球碰撞前后的速度是不簡單的，可是能夠經(jīng)過僅丈量________(填選項(xiàng)前的序號)，間接地解決這個(gè)問題．A．小球開始開釋的高度hB．小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移用天平丈量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2.圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平川面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射小球

m1

多次從斜軌上

S地點(diǎn)靜止開釋；而后把被碰小球

m2

靜置于軌道水平部分的右邊末端，再將入射小球

m1從斜軌上

S

地點(diǎn)靜止開釋，與小球

m2相撞，并重復(fù)多次，分別找到小球的均勻落點(diǎn)M、P、N，并丈量出均勻水平位移OM、OP、ON.若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為________________________[用(2)中丈量的量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)該知足的表達(dá)式為________________________[用(2)中丈量的量表示]．答案(1)C22(3)m·OP＝m·OM＋m·ONm·OP＝m·OM＋112112m2·ON分析(1)考證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中，即研究兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系，直接測定小球碰撞前后的速度是不簡單的，依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，若落地高度不變，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，所以能夠用水平位移大小來表現(xiàn)速度大小，故需要丈量水平位移，故A、B錯(cuò)誤，C正確．依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，落地高度同樣，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間同樣，設(shè)OPOMON落地時(shí)間為t，則：v0＝t，v1＝t，v2＝t，而動(dòng)量守恒的表達(dá)式是：m1v0＝m1v1＋m2v2若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則需要考證表達(dá)式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON；若為彈性碰撞，則碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)能同樣，則有：12121222＋2，101122222即知足關(guān)系式：m·OP＝m·OM＋m·ON.112創(chuàng)新方案1利用氣墊導(dǎo)軌1．實(shí)驗(yàn)器械：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、膠布、撞針、橡皮泥等．2．實(shí)驗(yàn)方法測質(zhì)量：用天平測出兩滑塊的質(zhì)量．安裝：按圖4安裝并調(diào)好實(shí)驗(yàn)裝置．圖4實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用光電計(jì)時(shí)器測出兩滑塊在各樣狀況下碰撞前、后的速度(比如：①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)．考證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．例2(2019·江蘇南通市模擬)考證動(dòng)量守恒定律的裝置如圖5所示．在氣墊導(dǎo)軌上給滑塊A向右的速度，經(jīng)過光電門1后與靜止的滑塊

B相碰并粘合在一同經(jīng)過光電門

2.計(jì)時(shí)器顯示滑塊

A、B通過光電門

1和

2的時(shí)間分別為

t1和

t

2.

測得滑塊

A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，A、B滑塊上的遮光片寬度分別為d1、d2.碰撞過程中，滑塊A對B的沖量大小________(選填“>”“<”或“＝”)滑塊B對A的沖量大小，碰撞過程中考證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為____________________________(用題中所給的字母表示)．圖5答案＝md11＝(m＋m)d2112分析滑塊A對B的作使勁與B對A的作使勁是一對作使勁與反作使勁，等大反向，滑塊A、B作用時(shí)間相等，所以滑塊A對B的沖量大小等于滑塊B對A的沖量大?。灰罁?jù)動(dòng)量守恒定律可知，m1v1＝(m1＋m2)v2d1d2依據(jù)速度公式可知v1＝t1，v2＝t2；聯(lián)立可得應(yīng)知足的表達(dá)式為：m1d1＝(m1＋m2)d2.tt12創(chuàng)新方案2利用等長的懸線懸掛等大的小球1．實(shí)驗(yàn)器械：兩個(gè)小球(大小同樣，質(zhì)量不一樣)、懸線、天平、量角器等．圖62．實(shí)驗(yàn)方法測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量．安裝：如圖6所示，把兩個(gè)等大的小球用等長的懸線懸掛起來．實(shí)驗(yàn)：質(zhì)量較小的小球靜止，將質(zhì)量較大的小球拉開必定角度開釋，兩小球相碰．測速度：能夠丈量小球被拉起的角度，進(jìn)而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，丈量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．考證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．例3如圖7所示是用來考證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)下方桌子的邊沿有一豎直立柱．實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)理懸點(diǎn)，使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高．將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上．開釋球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到

B點(diǎn)，球

2落到水平川面上的

C點(diǎn)．測出相關(guān)數(shù)據(jù)即可考證

1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒．現(xiàn)已測出

A

點(diǎn)離水平桌面的距離為

a、B點(diǎn)離水平桌面的距離為

b、C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為

c，彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2.圖7還需要丈量的量是__________________________和________________________．依據(jù)丈量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_________________．(忽視小球的大小)答案(1)立柱高h(yuǎn)桌面離水平川面的高度H(2)2m1a－h(huán)＝c2m1b－h(huán)＋m2H＋h分析(1)要考證動(dòng)量守恒一定知道兩球碰撞前后的動(dòng)量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機(jī)械能守恒能夠求出碰撞前后的