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轮教师用书word（新教材，人教版）

实验8　验证动量守恒定律

一、实验目的

　验证一维碰撞中的动量守恒定律。

二、实验原理

　在一维碰撞中,测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前后物体的速度v1、v2、v1′、v2′,算出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后总动量是否相等。

三、实验方案

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.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。

5.数据处理

(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:m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2。

方案二　利用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。

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。

5.数据处理

(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为小车经过Δx的时间,可由打点间隔算出。

(2)表达式:(m1+m2)v2=m1v1。

方案三　利用斜槽滚球完成一维碰撞实验

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。

四、注意事项

1.若利用气垫导轨进行验证,调整气垫导轨时,应注意利用水平仪确保导轨水平。

2.若利用两小车相碰进行验证,要注意平衡摩擦力。

3.若利用平抛运动规律进行验证。

(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上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。