第六章 实验8 验证动量守恒定律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮复习讲义（新教材，鲁科版）

实验8　验证动量守恒定律 一、实验目的 1.验证动量守恒定律。 2.体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的实验设计思想。 二、实验器材 　斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、天平(附砝码)、毫米刻度尺、圆规。 三、实验原理与设计 质量分别为m1和m2的两小球A、B发生正碰,若碰撞前球A的速度为v1,球B静止,碰撞后的速度分别为v1′和v2′,根据动量守恒定律,应有:m1v1=m1v1′+m2v2′。可采用“探究平抛运动的特点”实验中测量平抛初速度的方法,设计实验装置如图甲所示。 让球A从同一位置C释放,测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP,再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离lOM、lON,如图乙所示。只要验证m1lOP=m1lOM+m2lON,即可验证动量守恒定律。 四、实验步骤 1.用天平测出两个小球的质量。 2.将斜槽固定在桌边并使其末端水平。在地板上铺白纸和复写纸,通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点O。 3.首先让球A从斜槽点C由静止释放,落在复写纸上,如此重复多次。 4.再将球B放在槽口末端,让球A从点C由静止释放,撞击球B,两球落到复写纸上,如此重复多次。 5.取下白纸,用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N,用刻度尺测出lOP、lOM和lON。 6.改变点C位置,重复上述实验步骤。 五、数据处理 实验数据记录表 项目 碰撞前 碰撞后 质量 m/kg mA mA mB 水平距离 l/m lOP lOM lON ml/ (kg·m) mAlOP mAlOM+mBlON 结论 实验结论:碰撞前后两小球的动量之和保持不变。 六、注意事项 1.先不放上被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度滚下,重复10次,用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置。同理可找出碰撞后两小球的平均落点位置M和N。 2.要调好实验装置,使固定在桌边的斜槽口间距离等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上。 3.应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。 4.应使入射小球每次从槽上同一位置由静止滚下,可在斜槽上适当高度处固定一挡板,使小球靠着挡板,然后释放小球。 5.白纸铺好后不能移动。 七、实验拓展 方案一、利用两辆小车完成一维碰撞实验 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。 3.实验:小车B静止,接通电源,让小车A运动,碰撞时撞针插入橡皮泥中,两小车连接成一个整体运动。 4.改变条件重复实验 (1)改变小车A的初速度; (2)改变两小车的质量。 5.验证的表达式:m1v1=(m1+m2)v2。 6.实验前要注意平衡摩擦力。 方案二、利用气垫导轨验证动量守恒定律 本实验也可用两个滑块的碰撞来验证动量守恒定律。实验装置如图 所示。 1.如图1所示,把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止,烧断拴弹簧片的细线,测出两滑块的质量和速度。 2.如图2所示,在滑块上安装好弹性碰撞架。将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞,碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动,再次经过光电门,光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度。测出它们的质量。 3.如图3所示,在滑块上安装好撞针及橡皮泥,将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间,装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞,一起运动经过另一光电门,测出两滑块的质量和速度。 设两个滑块的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1′、v2′,如果速度与我们规定的正方向相同取正值,相反取负值。 根据实验求出两滑块碰前动量p=m1v1+m2v2,碰后动量p′=m1v1′+ m2v2′,看p与p′是否相等,从而验证动量守恒定律。 考点一　基础性实验 [例1] [利用气垫导轨完成一维碰撞实验] 某实验小组用气垫导轨做验证动量守恒定律的实验,实验装置如图甲所示。 (1)用天平测得滑块A、B(均包括挡光片)的质量分别为m1=2.0 kg,m2= 1.0 kg;用游标卡尺测得挡光片的宽度均为d。若某次用游标卡尺测量挡光片的宽度时的示数如图乙所示,则其读数为　　　　 cm。  (2)将滑块A向右弹出,与静止的滑块B发生碰撞,碰撞后两滑块粘在一起。与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.02 s和0.03 s,则碰撞后系统动量为　　　　 kg·m/s。  (3)如果气垫导轨没有放平,左侧高于右侧,则碰撞前的系统动量　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)碰撞后的系统动量。 [例2] [利用