实验9.探究动量守恒（教师版） 2024届高考物理一轮复习讲义.pdf

实验9.验证动量守恒定律

实验原理：

在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m、m，碰撞前的速度分别为v、v，

1212

碰撞后的速度分别为v′、v′，若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则mv＋

1211

mv＝mv′＋mv′.

221122

方案1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

实验器材：

器材：气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、

撞针、橡皮泥、天平．

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，如图所示。

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碰撞前后的速度

(①改变滑块质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。

4．验证：一维碰撞中的动量守恒。

数据处理：

Δx

(1)滑块速度：v＝，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，

Δt

Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。

(2)表达式：mv＋mv＝mv′＋mv′。

11221122

注意事项：

1.可以利用水平仪，确保导轨水平。

方案2：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒

实验器材：

斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规．

实验步骤：

1．测质量：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．安装：安装实验装置，如图甲所示。调整固定斜槽使斜槽底端水平。

3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。

4．放球找点：不放被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。

5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次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。如图乙所示。

6．验证：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

m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。

数据处理：

验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

注意事项：

(1)入射小球的质量m大于被碰小球的质量m(mm)．

1212

(2)入射小球半径等于被碰小球半径．

(3)入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下．

(4)斜槽末端的切线方向水平．

(5)为了减小误差，需要找到不放被碰小球及放被碰小球时小球落点的平均位置．为此，

需要让入射小球从同一高度多次滚下，进行多次实验．

(6)有支架的时候，要考虑小球半径。

方案3.利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验

实验器材：

光滑长板、打点计时器、纸带、两个小车、天平、撞针、橡皮泥等。

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，如图所示。

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

两小车连接成一个整体运动。

4．改变条件：改变碰撞条件，重复实验。

数据处理：

Δx

(1)速度的测量：v＝，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，Δt为