1.4驗證動量守恒定律L實驗器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊（兩個）、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。參考案例1研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒光電門1擋光條光電門2實驗情景設(shè)置情景1.

選取兩個質(zhì)量不同的滑塊，在兩個滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架（圖1），滑塊碰撞后隨即分開。情景2.

在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥（圖2），碰撞時撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運動。如果在兩個滑塊的碰撞端分別貼上尼龍拉扣，碰撞時它們也會連成一體。情景3.原來連在一起的兩個物體，由于相互之間具有排斥的力而分開，這也可視為一種碰撞。這種情況可以通過下面的方式實現(xiàn)。在兩個滑塊間放置輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個滑塊使彈簧壓縮，并用一根細線將兩個滑塊固定。燒斷細線，彈簧彈開后落下，兩個滑塊由靜止向相反方向運動（圖3）。mA＞mB，

運動滑塊A撞擊靜止滑塊B。兩靜止滑塊被彈簧彈開，一個向左，一個向右

運動滑塊A撞擊靜止滑塊B，撞后兩者粘在一起。mAv1=mA·v2+mBv3mAv=(mA+mB)v共0=mAvA-mBvB實驗數(shù)據(jù)分析參考案例2研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒注意：mA>mB，以免碰撞后小球反彈。物理量的測量(1)質(zhì)量的測量：用天平測量兩小球的質(zhì)量mA、mB。(2)速度的測量：兩球碰撞前后的速度，可以利用平拋運動的知識求出。實驗步驟(1)不放被碰小球，讓入射小球m1從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下，記錄平拋的落點P及水平位移OP。(2)在斜槽水平末端放上被碰小球m2，讓m1從斜槽同一位置由靜止?jié)L下，記下兩小球離開斜槽做平拋運動的落點M、N及水平位移OM、ON。PMNOm1m2為了減小誤差，需要讓入射小球從同一高度多次滾下，進行多次實驗，然后用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點都圈在里面，其圓心即為小球落點的平均位置。

本實驗設(shè)計思想巧妙之處在于用長度測量代替速度測量。PMNOm1m2注意事項(1)斜槽末端的切線必須水平。(2)入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。(3)入射球的質(zhì)量m1大于被碰球的質(zhì)量m2。(4)實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。誤差分析①

系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。(1)碰撞是否為一維。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，用長木板實驗時是否平衡掉摩擦力，兩球是否等大等。②偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的測量。【例1】某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器探究碰撞中的不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，在小車A后連著紙帶，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，具體裝置如圖甲。(1)長木板右端下面墊放一小木塊的目的是___________。

(2)若已獲得的打點紙帶如圖乙，A為運動的起點，各計數(shù)點間距分別記為lAB、lBC、lCD和lDE，用天平測得A、B兩車的質(zhì)量分別為mA、mB，則需驗證的表達式為___________。

答案:(1)平衡摩擦力

(2)mA·lBC=(mA+mB)·lDE學(xué)以致用1.下圖為驗證動量守恒定律的實驗裝置，氣墊導(dǎo)軌置于水平桌面上，G1和G2為兩個光電門，A、B均為彈性滑塊，質(zhì)量分別為mA、mB，且mA大于mB，兩遮光片沿運動方向的寬度均為d，實驗過程如下:①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌成水平狀態(tài);②輕推滑塊A，測得A通過光電門G1的遮光時間為t1;③A與B相碰后，B和A先后經(jīng)過光電門G2的遮光時間分別為t2和t3?；卮鹣铝袉栴}。(1)實驗中選擇mA大于mB的目的是

。

(2)利用所測物理量的符號表示動量守恒定律成立的式子為

。

答案:(1)保證碰撞中滑塊A不反彈【例2】某同學(xué)用圖甲裝置通過大小相同的A、B兩小球的碰撞來驗證動量守恒定律。圖中PQ是斜槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽末端，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。甲

乙(1)安裝器材時要注意，固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿

方向。

(2)小球A的質(zhì)量m1與小球B的質(zhì)量m2應(yīng)滿足的關(guān)系是m1

(選填“>”“<”或“=”)m2。

(3)某次實驗中，得出小球的落點情況如圖乙(單位:cm)，H、M、N分別是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落點的平均位置(把落點圈在內(nèi)的最小圓的圓心)。若本次實驗的數(shù)據(jù)很好地驗證了動量守恒定律，則入射小球和被碰小球的質(zhì)量之比m1∶m2=

。

甲

乙答案:(1)水平

(2)>

(3)4∶1學(xué)以致用2.某同學(xué)設(shè)計了如圖甲裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來研究碰撞過程中的動量守恒，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落在位于水平地面上的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，B球落點痕跡如圖乙，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊。(1)碰撞后B球的水平射程是

cm。

(2)在以下的選項中，本次實驗必須進行的測量是

。

A.水平槽上未放B球時，A球落點位置到O點的距離B.A球與B球碰撞后，A球落點位置到O點的距離C.A、B兩球的質(zhì)量D.G點相對于水平槽面的高度答案:(1)64.5(64.2~64.8均可)

(2)ABC【例3】某同學(xué)設(shè)計了一個驗證動量守恒定律的實驗裝置，如圖甲。先把白紙和復(fù)寫紙附在墻上，然后把桌子緊貼墻壁，在水平桌面上放置一個斜面，每次讓鋼球a從斜面上同一位置滾下，滾過桌邊后鋼球a與墻碰撞，在紙上留下痕跡(設(shè)為O點)。再把桌子搬到離開墻一定距離處，使鋼球a仍從原位置由靜止?jié)L下，從桌面滾下的鋼球a能打在墻上，記錄鋼球a的落點。重復(fù)上述操作10次，得到落點痕跡(設(shè)為P點)。再把鋼球b放在桌子的邊沿，讓鋼球a仍從原位置由靜止?jié)L下，和鋼球b碰撞后，a、b兩球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)操作10次，鋼球a的落點痕跡為N點，鋼球b的落點痕跡為M點，如圖乙。(1)對本實驗，下列說法正確的是(

)A.實驗過程中實驗桌、斜面和記錄用的白紙位置若發(fā)生移動不會影響實驗結(jié)果B.入射球每次從斜面同一位置無初速度釋放C.桌面必須光滑且水平D.入射球與被碰球滿足ma>mb，ra=rb(2)本實驗需要驗證的關(guān)系是

(用題中字母表示)。

實驗創(chuàng)新的角度3.某小組利用如圖的實驗裝置驗證動量守恒定律，步驟如下:(1)用游標卡尺測小鋼球A、B的直徑均為d，用天平測小鋼球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2;(2)用兩條細線將小A、B懸掛于同一水平高度，兩球恰好相切，球心位于同一水平線上;(3)將小鋼球A向左拉起使其懸線與豎直方向的夾角為α?xí)r，由靜止釋放。與小鋼球B碰撞后，