1.4實驗：驗證動量守恒定律人教版（2019）高中物理（選擇性必修第一冊）第一章動量守恒定律老師：

授課時間：動量守恒定律的適用條件？【提示】系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0.

我們生活中的物體受到各種力的作用，難以滿足這種理想化的條件。但是，在某些情況下，可以近似滿足動量守恒定律。

想一想，滿足上述條件的過程有哪些？

【提示】可以考慮符合動量守恒條件的情形來驗證動量守恒定律。在設(shè)計實驗時應(yīng)考慮如下問題：·實驗中那些物體組成了要研究的系統(tǒng)？·如何創(chuàng)造實驗條件，時系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為0？·需要測量那些物理量？

兩個物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動。這種碰撞叫做一維碰撞。v1m1v2m2v1m1v2=0m2v1=0m1v2=0m2彈簧v1m1v2m2一、實驗?zāi)康?/p>

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′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后動量是否守恒。二、實驗原理驗證動量守恒定律實驗一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒1.實驗器材氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊（兩個）、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。2.實驗設(shè)計利用氣墊導(dǎo)軌使兩滑塊發(fā)生一維碰撞氣墊導(dǎo)軌光電門碰撞滑塊擋光條3.實驗原理（1）質(zhì)量的測量：天平稱量出滑塊質(zhì)量m1、m2（2）速度的測量：利用公式測出碰前m1的速度v1和碰后m1的速度v1′和m2的速度v2′Δx—遮光條寬度Δt—遮光條經(jīng)過光電門的時間（3）利用加重物來改變滑塊的質(zhì)量（4）不同碰撞情況的實現(xiàn)：方案一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒1.實驗之前需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平；注意事項2.實驗時應(yīng)該確保發(fā)生的是一維碰撞；3.測量擋光片的寬度時應(yīng)盡量減小誤差；例

在利用氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒時，用到的測量工具有()A．停表、天平、刻度尺B．彈簧測力計、停表、天平C．天平、刻度尺、光電計時器D．停表、刻度尺、光電計時器C解析：用天平測滑塊質(zhì)量，用刻度尺測擋光片的寬度．運(yùn)動時間是指擋光片通過光電門的時間，由光電計時器計時，因此不需要停表．參考案例2研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒如何檢測斜槽末端是否水平？將一個小球輕放在斜槽末端，看小球是否運(yùn)動，若小球靜止，則斜槽末端水平測出小球落點(diǎn)的水平距離可根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律計算出小球的水平初速度。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。落點(diǎn)確定：hPMNOm1m2圓心即為小球平均落點(diǎn)例

如圖所示，為“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗裝置：

關(guān)于實驗，下列敘述正確的是（）

A.入射球A每次必須從同一高度靜止下滑B.軌道有摩擦，對實驗有影響，必須選擇光滑軌道C.入射球A的質(zhì)量大于被碰球B的質(zhì)量D.入射球A的半徑一定大于被碰球B的半徑AC【實驗?zāi)康摹框炞C碰撞中兩小球的總動量守恒【實驗原理】質(zhì)量為m1和m2兩個小球發(fā)生正碰，若碰前m1運(yùn)動，m2靜止m1>m2m1m2為防止碰后反彈思考與討論：為什么可以不測小球速度的具體數(shù)值，也可驗證動量守恒定律？m1v1=m1v1'+m2v2'（1）若A球(m1)和B球(m2)碰撞滿足動量守恒，則有：m1v1t=m1v1't+m2v2't（2）因兩球平拋時間相同，則有：m1xOP

=m1xOM+m2xON（3）可驗證關(guān)系：1.斜槽末端要切線要水平；2.每次小球下滑要從同一位置處由靜止釋放；

3.要保證對心碰撞，兩球必須半徑相同，質(zhì)量不同（如鐵球碰鋁球）；4.小球的諸多落點(diǎn)要用用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)都圈在里面，該小圓的圓心即為小球的平均落點(diǎn)；注意事項5.用m1OP＝m1OM＋m2ON驗證時，兩小球的質(zhì)量和水平位移不能錯位各物體落點(diǎn)唯一被確定：最近的落點(diǎn)為入射球碰后落點(diǎn)；最遠(yuǎn)落點(diǎn)為被碰球落點(diǎn)；中間的為入射球無碰撞落點(diǎn)

。（碰撞后速度要符合物理情景，碰后未反向，后減前增，且V后＜V前）參考案例3利用小車在光滑長木板碰撞另一輛靜止的小車實現(xiàn)一維碰撞實驗裝置如圖所示：(1)質(zhì)量的測量：用天平測量質(zhì)量。(2)速度的測量：v＝Δt(Δx)，式中Δx是紙帶上兩計數(shù)點(diǎn)間的距離，可用刻度尺測量．Δt為小車經(jīng)過Δx所用的時間，可由打點(diǎn)間隔算出。這個方案適合探究碰撞后兩物體結(jié)合為一體的情況。(3)碰撞的實現(xiàn)：兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。驗證動量守恒定律（2）數(shù)據(jù)測量：

由

m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'知，需測質(zhì)量和速度（3）實驗方案（1）實驗思路：

利用一維內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力碰撞的方式，

驗證動量守恒②氣墊導(dǎo)軌光電門法①平拋運(yùn)動替代法當(dāng)堂檢測1.

用如圖所示的裝置可以驗證動量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等寬的擋光片。（1）實驗前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平：在軌道上只放滑塊A，輕推一下滑塊A，其通過光電門Ⅰ和光電門Ⅱ的時間分別為t1、t2，當(dāng)t1

t2（選填“>”“=”或“<”）時說明氣墊導(dǎo)軌水平。（2）滑塊A靜置于光電門Ⅰ的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當(dāng)位置。給A一個向右的初速度，通過光電門Ⅰ的時間為?t1，A與B碰撞后A再次通過光電門Ⅰ的時間為?t2，滑塊B通過光電門Ⅱ的時間為Δt3。為完成該實驗，還必需測量的物理量有

。A.擋光片的寬度d

B.滑塊A的總質(zhì)量m1C.滑塊B的總質(zhì)量m2

D.光電門Ⅰ到光電門Ⅱ的間距L（3）若滑塊A和B在碰撞的過程中動量守恒，則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為

。（用已知量和測量量表示）=BC2.為了驗證“兩小球碰撞過程中的動量守恒”，某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行了如下的操作：①將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x并固定，再使小球a從原固定點(diǎn)由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡P；（1）為了減小實驗誤差，選擇入射球ma、被碰球mb時，應(yīng)該使ma

mb（選填“大于”“等于”或“小于”）。（2）小球a和b發(fā)生碰撞后，小球a在圖中白紙上撞擊痕跡應(yīng)是

點(diǎn)。（3）小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結(jié)論

（選填“會”或“不會”）產(chǎn)生影響。（4）用本實驗中所測得的物理量來驗證兩小球碰撞過程中動量守恒，其表達(dá)式為

。（用ma、mb、yM、yP、yN表示）③把小球b靜止放在斜槽軌道的水平段的最右端，讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止釋放，和小球b相碰后，兩小球撞到木板并在白紙上留下痕跡M和N；④用天平測出a、b兩個小球的質(zhì)量分別為ma和mb，用刻度尺測量白紙上O點(diǎn)到M、P、N三點(diǎn)的距離分別為yM、yP和yN。根據(jù)上述實驗，請回答下列問題：大于N不會解析：（1）為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即ma>mb。（2）（4）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，設(shè)木板與拋出點(diǎn)之間的距離為x，由平拋運(yùn)動規(guī)律得：水平方向：豎直方向：解得：碰撞前，小球a落在題圖中的P點(diǎn)