第六章 实验8 验证动量守恒定律（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验8　验证动量守恒定律

实验器材

方案一：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．

方案二：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．

实验操作

方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)

(1)测质量：用天平测出两个滑块质量．

(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碰撞前后的速度．

(4)重复：①改变滑块的质量，重复以上操作；

②改变滑块的初速度大小和方向，重复以上操作．

方案二：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)

(1)测质量：用天平测出两小球的质量．

(2)安装：按照图中所示安装实验装置.

(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)不碰印点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上滚下，碰到地面时在白纸上印上位置，重复10次.

(5)碰撞印点：把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽上滚下，使它们发生碰撞，两个小球碰到地面时在白纸上印上位置，重复实验10次．

(6)重复：①改变小球的质量，重复以上操作；

②改变小球的释放的位置，重复以上操作．

数据记录及分析

1．方案1

(1)测滑块的速度：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为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．

(2)验证：在实验误差允许的范围内验证表达式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′是否成立．

2．方案2

(1)找点：用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心P就是碰撞前入射小球A的落点，圆心M就是碰撞后入射小球A的落点，圆心N就是碰撞后被碰小球B的落点．

(2)测距离：用小球平抛的水平位移替代小球的速度，用刻度尺量出线段OP、OM、ON的长度．OP替代碰撞前入射小球A的速度，OM替代碰撞后入射小球A的速度，ON替代碰撞后被碰小球B的速度．

 

小球离开斜槽后做平抛运动，由H＝gt2得到t＝ ，可知小球的下落时间相同；小球初速度为v＝，所以可用平抛运动的水平射程x来表示小球做平抛运动的初速度．

(3)验证：将测量数据代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立．

命题点一　教材原型实验　　　　　　　　　　　　物理观念、科学探究

角度1　实验操作与注意事项

(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．

(2)若利用气垫导轨进行实验，确保导轨水平．

(3)若利用斜槽进行实验，入射球质量m1要大于被碰球质量m2，即m1>m2，防止碰后m1被反弹，且两球半径r1＝r2＝r.

(2021·河北唐山测试)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________，间接地解决这个问题．

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后