1、實驗十六驗證動量守恒定律,實驗十六驗證動量守恒定律,過程分析導引,實驗典例精析,知識要點歸納,知能優(yōu)化演練,實驗目的 1驗證一維碰撞中的動量守恒 2探究一維彈性碰撞的特點,知識要點歸納,實驗原理 在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物體的速率v、v，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前后動量是否守恒,實驗器材 方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥 方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等 方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥 方

2、案四：斜槽,大小相等質量不同的小鋼球兩個，重垂線一條，白紙,復寫紙，天平一臺，刻度尺，圓規(guī),一、實驗步驟 方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗 1測質量：用天平測出滑塊質量 2安裝：正確安裝好氣墊導軌 3實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質量；改變滑塊的初速度大小和方向) 4驗證：一維碰撞中的動量守恒,過程分析導引,方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗 1測質量：用天平測出兩小球的質量m1、m2. 2安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來 3實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰 4測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而

3、算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度 5改變條件：改變碰撞條件，重復實驗 6驗證：一維碰撞中的動量守恒,方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗 1測質量：用天平測出兩小車的質量 2安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥 3實驗：接通電源,讓小車A運動,小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動,方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗 1先用天平測出小球質量m1、m2. 圖1421 2按圖1421所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末

4、端點切線水平，調節(jié)實驗裝置使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間，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,3在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復寫紙 4在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的位置 5先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射球發(fā)生碰撞前的落地點P.,6把被碰小球放在斜槽末端邊緣處，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復10次，仿步驟5求出入射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位置N. 7過O和N在紙上作一直線 8用刻度尺量出線段OM

5、、OP、ON的長度把兩小球的質量和相應的數值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立 9整理實驗器材放回原處,二、數據處理 1無論用什么方法都要用天平測出兩物體的質量 2在不同的方案中求出物體作用前后的速度或用等效的物理量表示出來 3最后求出作用前后的總動量，然后驗證動量是否守恒,三、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，即： (1)碰撞是否為一維碰撞 (2)實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力 2偶然誤差：主要來源于質量m和速度v的測量,四、注意事項 1前提條件：碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰” 2方案提醒：(1)若利用

6、氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平 (2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內 (3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力,(4)若利用斜槽小球碰撞應注意： 斜槽末端的切線必須水平 把被碰小球放在斜槽末端邊緣處 入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放 選質量較大的小球作為入射小球 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 3探究結論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變,某同學在探究物體彈性碰撞的特點時，先提出了如下假設：兩個物體碰撞前后各自的質量

7、與自己的速度的乘積之和是不變的；兩個物體碰撞前后各自的質量與自己速度的二次方的乘積之和是不變的.為了驗證這個假設,該同學設計了如圖1422所示的實驗裝置,實驗典例精析,圖1422,先將彈性小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把同樣尺寸大小的彈性小球b放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下,和小球b相碰后，兩小球分別落在記錄紙的不同位置處,重復10次 (1)在安裝斜槽軌道時，要注意_ 選擇彈性小球a、b時，小球a、b的質量ma、mb應該滿足關系：ma_mb(填“”、“”或“”)，理由是_,(2)本實驗必須測

8、量的物理量有() A斜槽軌道末端到水平地面的高度H B小球a、b的質量ma、mb C小球a、b的半徑r D小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t E記錄紙上O點到A、B、C各點的距離sOA、sOB、sOC Fa球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h,(3) 圖1423 為測定未放被碰小球時,小球a落點的平均位置，把刻度尺的零刻線與記錄紙上的O點對齊，圖1423中給出了小球a落點附近的情況，由圖可得OB距離應為_cm. (4)由實驗測得的數據，如果滿足等式_，那么我們認為在碰撞中系統(tǒng)的動量是不變的,【解析】(1)要保證小球離開斜槽時速度是水平方向的，滿足小球做平拋運動，因而要調整

9、斜槽末端水平，使小球能從水平方向飛出碰撞后為了能使小球繼續(xù)向前運動，小球a、b的質量ma、mb應該滿足關系：mamb.只有這樣才能防止入射的小球反彈回去 (2)為了求出動量之間的關系，需要知道兩球的質量及它們的水平速度，而由于平拋運動的豎直方向高度相同，小球在空中飛行的時間相同，故可測量它們水平方向的距離來比較速度的大小答案為B、E.,如圖1424所示，氣墊導軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上,滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌以及滑塊A和B來探究碰撞中的不變量，實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：,圖1424,a用天平分別測出滑塊A、B的質量mA、mB. b調整氣墊導軌，使導軌處于水平 c在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上 d用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1. e按下電鈕放開卡銷,同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動