2015年实验专题----验证动量守恒定律技术总结.doc

实验六　验证动量守恒定律 【实验原理】 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒． 【实验方法】 实验方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验二、实验器材 【实验器材】气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等． 【实验步骤】(1)测质量：用天平测出滑块质量． (2)安装：正确安装好气垫导轨． (3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下 (①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度． (4)验证：一维碰撞中的动量守恒． 实验方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 【实验器材】带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等． 【实验步骤】(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2. (2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来． (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰． (4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度． (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验． (6)验证：一维碰撞中的动量守恒． 实验方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 【实验器材】光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥． 【实验步骤】(1)测质量：用天平测出两小车的质量． (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥． (3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动． (4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝eq \f(Δx,Δt)算出速度． (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验． (6)验证：一维碰撞中的动量守恒． 实验方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 【实验器材】斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等． 【实验装置】 【实验步骤】 (1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球． (2)按照图所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平． (3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指位置O. (4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置． (5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一 高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步 骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落 点的平均位置N.如图所示． (6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1eq \x\to(OP)＝m1eq \x\to(OM)＋m2eq \x\to(ON)，看在误差允许的范围内是否成立．[来源:学科网ZXXK] (7)整理好实验器材放回原处． (8)实验结论：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒． 【注意事项】 1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”． 2．方案提醒 (1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平． (2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内． (3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力． (4)若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m1m2，防止碰后m1被反弹． 3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变． 【典例剖析】考点一　利用气垫导轨验证动量守恒定律 例1　某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图3甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差． 图3 (1)下面是实验的主要步骤：[来源:学科网ZXXK] ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑤把滑块2放在气垫