《山东高考》一轮复习教师用书2021 第6章 实验8　验证动量守恒定律

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实验八　验证动量守恒定律
1．实验目的
验证碰撞中的动量守恒。
2．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′，算出
碰撞前的动量 p ＝ m 1v1＋ m 2v2
及碰撞后的动量 p ′ ＝ m 1v1′ ＋ m 2v2′，看碰撞前
后动量是否相等。
3．实验器材
方案一　利用气垫导轨完成一维碰撞实验
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。
方案二　在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。
方案三　利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、
圆规、三角板。
4．实验步骤
方案一　利用气垫导轨完成一维碰撞实验
(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)测速度：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
改变滑块的质量； 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。
方案二　在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验
(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。
1
(3)通电碰撞：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＝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。
方案三　利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
(1)测质量：先用天平测出入射小球、被碰小球质量 m1、m2(m1>m2)。
(2)安装：按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点
切线水平，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射
小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保两小球正碰后的速
度方向水平。
(3)铺白纸：在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。
(4)定O点：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位
置。
(5)定P点：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小球的所有落点圈在里面，圆心就是入射小球
发生碰撞前的落地点 P。
(6)定M、N点：把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，
使它们发生正碰，重复 10 次，从上一步骤求出入射小球落地点的平均位置 M
和被碰小球落地点的平均位置 N。
(7)连直线：过 O和N在纸上作一直线。
(8)测长度：用刻度尺量出线段 OM、OP、ON 的长度。
实验原理与操作
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
(2)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。
(3)若利用斜槽小球碰撞应注意：①斜槽末端的切线必须水平；②入射小球
每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；③选质量较大的小球作为入射小球；
④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
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。
[题组训练]
1．在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装
置：
甲　　　　　　　　乙
(1)若入射小球质量为 m1，半径为 r1；被碰小球质量为 m2，半径为 r2，则
。
A．m1>m2，r1>r2　　 B．m1>m2，r1<r2
C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2，r1＝r2
(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中一定需要的是
。
A．直尺 B．游标卡尺　　C．天平
D．弹簧测力计　　E．秒表
(3)设入射小球的质量为 m1，被碰小球的质量为 m2，则在用图甲所示装置
进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的
结论为 。(用装置图中的字母表示)
[解析](1)为防止反弹造成入射小球返回斜槽，要求入射小球质量大于被碰
小球质量，即 m1>m2；为使入射小球与被碰小球发生对心碰撞，要求两小球半
径相同。故 C正确。
(2)设入射小球为 a，被碰小球为 b，a球碰前的速度为 v1，a、b相碰后的速
度分别为 v1′、v2′。由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个
计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度。因此，需验证的
动量守恒关系 m1v1＝m1v1′＋m2v2′可表示为 m1x1＝m1x1′＋m2x2′。所以需
要直尺、天平，而无需弹簧测力计、秒表。由于题中两个小球都可认为是从槽口
3
摘要：

实验八　验证动量守恒定律1．实验目的验证碰撞中的动量守恒。2．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′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等。3．实验器材方案一　利用气垫导轨完成一维碰撞实验气垫导轨、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。方案二　在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。方案三　利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻...

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