力学实验8-动量守恒定律.doc

8 实验-动量守恒定律 实验目的：验证动量守恒定律． 实验原理 ①质量分别为的两小球发生正碰，若碰前运动，静止，根据动量守恒定律应有： ②若能测出及代入上式，就可验证碰撞中动量是否守恒． ③ 用天平测出，用小球碰撞前后运动的水平距离代替．(让各小球在同一高度做平抛运动．其水平速度等于水平位移和运动时间的比，而各小球运动时间相同，则它们的水平位移之比等于它们的水平速度之比)则动量守恒时有：．(见实验图6-4-1) 实验器材 重锤线一条，大小相等、质量不同的小球两个，斜槽，白纸，复写纸，刻度尺，天平一台(附砝码)，圆规一个． 实验步骤 ①先用天平测出小球质量． ②按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，确保碰后的速度方向水平． ③在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸． ④在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的球心位置． ⑤先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰时的落地点平均位置P． ⑥把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N． ⑦过O、N在纸上作一直线，取OO′＝2r，O′就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置． ⑧用刻度尺量出线段OM、OP、O′N的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入看是否成立． ⑨整理实验器材放回原处． 注意事项 ①斜槽末端必须水平． ②调节小支柱高度使入射小球和被碰小球球心处于同一高度；调节小支柱与槽口间距离使其等于小球直径． ③入射小球每次都必须从斜槽上同一高度滚下． ④白纸铺好后不能移动． ⑤入射小球的质量应大于被碰小球的质量，且． 【例1】应用以下两图6-4-2中的装置都可以验证动量守恒定律，试比较两个装置的异同点． 图6-4-2 【解析】如图甲乙都可以验证动量守恒定律，但乙图去掉支柱，所以有异同点如下： 共同点：入射球每次都必须从斜槽被碰小球的质量入射小球 区别点：图甲中入射小球飞出的水平距离应从斜槽的末端点在纸上的垂直投影点O算起（如图甲所示），而被碰小球飞出的水平距离应从它的球心在纸上垂直投影O′算起，所以要测小球的直径，验证的公式是 【例2】某同学用实验图6-4-3所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某—固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，实验图1-2中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如实验图6-4-4所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐． (1)碰撞后B球的水平射程应取为__________cm． (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：________(填选项号)． A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C．测量A球或B球的直径 D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比) E．测量G点相对水平槽面的高度 【解析】(1)将10个点圈在内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B球的水平射程为64.7 cm，因最后一位数字为估计值，所以允许误差±0.1 cm，因此64.6cm和64.8cm也是正确的． (2)由动量守恒定律 ① 如果，则同方向，均为正． 将式①×t，则得 从同一高度做平抛运动飞行时间t相同，所以需要测出的量有：为未碰A球的水平射程，为碰后A球的水平射程，为B球碰后的水平射程，的大小或的值．选项A，B，D是必要的． 【点评】此题考查验证动量守恒定律实验中的测量方法和实验原理．重点是用最小圆法确定平均落点，实验要认真细心，不能马虎，否则(1)问很可能错为65cm．通常实验中是分别测出A、B的质量，此题出了点新意，变为两球质量之比；由动量守恒式来看，显然是可以的． 拓展 （1）利用单摆装置进行验证用图示装置来验证动量守恒定律.质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高为H的小支柱上，O点到小球A的距离为L，小球释放前悬线伸直且悬线与竖直方向的夹角为α.小球A释放后到最低点与B发生正碰，碰撞后，B做平抛运动，A小球把轻杆指针OC推移到与竖直方向成夹角γ的位置，在地面上铺一张带有复写纸的白纸D.保持α角度不变，多次重复，在