第6章 实验7 验证动量守恒定律(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

实验七　验证动量守恒定律

一、实验目的

验证碰撞中的动量守恒．

二、实验原理

在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后两物体的速度v1、v2及v′1、v′2，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞前、后动量是否守恒．

三、实验方案

方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验

1．实验器材

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．

2．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．

3．数据处理

(1)滑块速度的测量：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为光电计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．

(2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2.

方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验

1．实验器材

光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．

2．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：一维碰撞中的动量守恒．

3．数据处理

(1)小车速度的测量：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝计算．

(2)验证的表达式：m1v1＝(m1＋m2)v2.

方案三：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验

1．实验器材

斜槽、大小相等质量不同的小球两个、铅垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板．

2．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．记下铅垂线所指的位置O.

(4)单球找点：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，如图所示．改变入射小球的释放高度，重复实验．

3．数据处理

(1)小球水平射程的测量：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．

(2)验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.

方案四：利用等长摆球完成一维碰撞实验

1．实验器材

带细线的摆球(两套，等大不等重)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、胶布等．

2．实验步骤

(1)测质量和直径：用天平测出小球的质量m1、m2，用游标卡尺测出小球的直径d.

(2)安装：把小球用等长悬线悬挂起来，并用刻度尺测量悬线长度l.

(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．

(4)测角度：用量角器测量小球被拉起的角度和碰撞后两小球摆起的角度．

(5)改变条件重复实验：①改变小球被拉起的角度；②改变摆长．

3．数据处理

(1)摆球速度的测量：v＝，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，h可由摆角和摆长计算出．

(2)验证的表达式：m1v1＝m1v′1＋m2v′2.

四、误差分析

1．系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等．